Ποια είναι η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στη βελτίωση της αντοχής σε κόπωση των μπουλονιών;

Η δύναμη κόπωσης τουμπουλόνιαήταν πάντα ένα θέμα ανησυχίας. Τα δεδομένα δείχνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος της αστοχίας των μπουλονιών προκαλείται από ζημιά από κόπωση και δεν υπάρχει σχεδόν κανένα σημάδι ζημιάς από κόπωση, επομένως μπορούν εύκολα να συμβούν μεγάλα ατυχήματα όταν προκύψει ζημιά από κόπωση. Η θερμική επεξεργασία μπορεί να βελτιστοποιήσει την απόδοση των υλικών συνδετήρων και να βελτιώσει την αντοχή τους στην κόπωση. Λόγω των ολοένα και πιο υψηλών απαιτήσεων χρήσης των μπουλονιών υψηλής αντοχής, είναι ακόμη πιο σημαντικό να βελτιωθεί η αντοχή σε κόπωση των υλικών μπουλονιών μέσω θερμικής επεξεργασίας.

Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στη βελτίωση της αντοχής σε κόπωση των μπουλονιών.

Η έναρξη ρωγμών κόπωσης στα υλικά.

Το μέρος όπου ξεκινούν για πρώτη φορά οι ρωγμές κόπωσης ονομάζεται πηγή κόπωσης. Η πηγή κόπωσης είναι πολύ ευαίσθητη στη μικροδομή του μπουλονιού και μπορεί να προκαλέσει ρωγμές κόπωσης σε πολύ μικρή κλίμακα, γενικά σε μεγέθη κόκκων 3 έως 5. Το πρόβλημα ποιότητας επιφάνειας του μπουλονιού είναι η κύρια πηγή κόπωσης και η περισσότερη κόπωση ξεκινά από την επιφάνεια ή το υπόγειο του μπουλονιού. Ένας μεγάλος αριθμός εξαρθρώσεων και ορισμένα στοιχεία κράματος ή ακαθαρσίες στον κρύσταλλο του υλικού του μπουλονιού, καθώς και οι διαφορές στην οριακή αντοχή των κόκκων, είναι όλοι παράγοντες που μπορεί να οδηγήσουν στην έναρξη ρωγμών κόπωσης. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι ρωγμές κόπωσης είναι επιρρεπείς να εμφανιστούν στις ακόλουθες θέσεις: όρια κόκκων, επιφανειακά εγκλείσματα ή σωματίδια δεύτερης φάσης και κενά. Όλες αυτές οι θέσεις σχετίζονται με την πολύπλοκη και μεταβλητή μικροδομή του υλικού. Εάν η μικροδομή μπορεί να βελτιωθεί μετά από θερμική επεξεργασία, η αντοχή σε κόπωση του υλικού του μπουλονιού μπορεί να βελτιωθεί σε κάποιο βαθμό.

Επίδραση της απανθράκωσης στη δύναμη κόπωσης.

Η απανθράκωση στην επιφάνεια του μπουλονιού θα μειώσει τη σκληρότητα της επιφάνειας και την αντίσταση στη φθορά του μπουλονιού μετά το σβήσιμο και θα μειώσει σημαντικά την αντοχή του μπουλονιού σε κόπωση. Το πρότυπο GB/T3098.1 περιέχει μια δοκιμή απανθράκωσης για την απόδοση του μπουλονιού και καθορίζει το μέγιστο βάθος στρώματος απανθράκωσης. Ένας μεγάλος όγκος βιβλιογραφίας δείχνει ότι λόγω ακατάλληλης θερμικής επεξεργασίας, η επιφάνεια του μπουλονιού αποανθρακώνεται και η ποιότητα της επιφάνειας μειώνεται, μειώνοντας έτσι την αντοχή της σε κόπωση. Κατά την ανάλυση της αιτίας της αστοχίας θραύσης του κοχλία υψηλής αντοχής της ανεμογεννήτριας 42CrMoA, διαπιστώθηκε ότι το στρώμα απανθράκωσης υπήρχε στη διασταύρωση της κεφαλής και της ράβδου. Το Fe3C μπορεί να αντιδράσει με O2, H2O και H2 σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα τη μείωση του Fe3C μέσα στο υλικό του μπουλονιού, αυξάνοντας έτσι τη φάση φερρίτη του υλικού του μπουλονιού, μειώνοντας την αντοχή του υλικού του μπουλονιού και προκαλώντας εύκολα μικρορωγμές. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας θέρμανσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας και η υιοθέτηση της θέρμανσης ελεγχόμενης προστασίας της ατμόσφαιρας μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα καλά.

Επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στην αντοχή σε κόπωση.

Κατά την ανάλυση της αντοχής σε κόπωση τουμπουλόνια, διαπιστώθηκε ότι η βελτίωση της ικανότητας στατικού φορτίου των μπουλονιών μπορεί να επιτευχθεί με την αύξηση της σκληρότητας, ενώ η βελτίωση της αντοχής σε κόπωση δεν μπορεί να επιτευχθεί με την αύξηση της σκληρότητας. Επειδή η τάση εγκοπής των μπουλονιών θα προκαλέσει μεγαλύτερη συγκέντρωση τάσης, η αύξηση της σκληρότητας των δειγμάτων χωρίς συγκέντρωση τάσης μπορεί να βελτιώσει την αντοχή τους σε κόπωση.

Η σκληρότητα είναι ένας δείκτης της σκληρότητας των μεταλλικών υλικών και είναι η ικανότητα των υλικών να αντιστέκονται στην πίεση σκληρότερων αντικειμένων από αυτήν. Η σκληρότητα αντανακλά επίσης την αντοχή και την πλαστικότητα των μεταλλικών υλικών. Η συγκέντρωση τάσεων στην επιφάνεια των μπουλονιών θα μειώσει την επιφανειακή τους αντοχή. Όταν υπόκεινται σε εναλλασσόμενα δυναμικά φορτία, οι διεργασίες μικροπαραμόρφωσης και ανάκτησης θα συνεχίσουν να συμβαίνουν στη θέση συγκέντρωσης τάσεων εγκοπής και η καταπόνηση στην οποία υπόκειται είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή στη θέση χωρίς συγκέντρωση τάσης, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε ρωγμές κόπωσης .

Οι συνδετήρες βελτιώνουν τη μικροδομή τους μέσω θερμικής επεξεργασίας και σκλήρυνσης και έχουν εξαιρετικές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες. Μπορούν να βελτιώσουν την αντοχή σε κόπωση των υλικών των μπουλονιών, να ελέγξουν λογικά το μέγεθος κόκκων για να εξασφαλίσουν εργασία κρούσης σε χαμηλή θερμοκρασία και επίσης να αποκτήσουν υψηλότερη αντοχή σε κρούση. Η λογική θερμική επεξεργασία μπορεί να βελτιώσει τους κόκκους και να μειώσει την απόσταση μεταξύ των ορίων των κόκκων για να αποτρέψει τις ρωγμές κόπωσης. Εάν υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα μουστάκια ή σωματίδια δεύτερης φάσης μέσα στο υλικό, αυτές οι προστιθέμενες φάσεις μπορούν να αποτρέψουν την ολίσθηση της συγκρατημένης ταινίας ολίσθησης σε έναν ορισμένο βαθμό, αποτρέποντας έτσι την έναρξη και την επέκταση μικρορωγμών.

Σύναψη

Οι ρωγμές κόπωσης ξεκινούν πάντα από τον πιο αδύναμο κρίκο του υλικού.Μπουλόνιαείναι επιρρεπείς σε ρωγμές λόγω επιφανειακών ή υποεπιφανειακών ελαττωμάτων. Συγκρατημένες λωρίδες ολίσθησης, όρια κόκκων, εγκλείσματα επιφανειών ή σωματίδια δεύτερης φάσης και κενά είναι επιρρεπή στο να εμφανιστούν μέσα στο υλικό επειδή αυτές οι θέσεις είναι επιρρεπείς στη συγκέντρωση τάσεων.

Η θερμική επεξεργασία έχει μεγάλη επίδραση στην αντοχή σε κόπωση των υλικών μπουλονιών. Κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας θα πρέπει να προσδιορίζεται ειδικά σύμφωνα με την απόδοση του μπουλονιού. Η αρχική ρωγμή κόπωσης προκαλείται από τη συγκέντρωση τάσεων που προκαλείται από μικροσκοπικά δομικά ελαττώματα του υλικού του μπουλονιού. Η θερμική επεξεργασία είναι μια μέθοδος βελτιστοποίησης της δομής του συνδετήρα, η οποία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κόπωσης του υλικού του μπουλονιού σε κάποιο βαθμό και να αυξήσει τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Μακροπρόθεσμα, μπορεί να εξοικονομήσει πόρους και να συμμορφωθεί με τη στρατηγική βιώσιμης ανάπτυξης