Η χρήση τουμπουλόνια υψηλής αντοχήςείναι πολύ διαδεδομένο, όπως στην αεροδιαστημική, τα μηχανήματα πετρελαίου, τα μεγάλα αυτοκίνητα/φορτηγά κ.λπ. Κατά τη χρήση μπουλονιών υψηλής αντοχής, ο συνήθης τρόπος αστοχίας είναι η θραύση. Η κατάσταση θραύσης των μπουλονιών ποικίλλει ανάλογα με τη χρήση. Ορισμένα μπουλόνια υψηλής αντοχής είναι κάταγμα κόπωσης, άλλα είναι εύθραυστα και άλλα είναι κάταγμα ελαττώματος. Με βάση την κατανόησή μας σχετικά με τη χρήση συνδετήρων και μπουλονιών, το Zhonghua Standard Parts Network θα μοιραστεί παρακάτω κοινά διαγράμματα μορφολογίας θραύσης και αντίστοιχους λόγους για μπουλόνια υψηλής αντοχής.
Παράδειγμα 1: Μορφολογικό διάγραμμα θραύσης κόπωσης μορφή μπουλονιού υψηλής αντοχής
Το σχήμα 1 δείχνει τη θραύση λόγω κόπωσης των μπουλονιών υψηλής αντοχής
Μεταξύ αυτών, το κάταγμα Α είναι ένα όλκιμο κάταγμα και το κάταγμα Β είναι ένα κάταγμα κόπωσης. Όταν συνυπάρχουν θραύση κόπωσης και κάταγμα σκληρότητας, η θραύση κόπωσης είναι το πρώτο κάταγμα, επομένως μπορεί να συναχθεί ότι το μπουλόνι από χάλυβα b είναι το πρώτο κάταγμα. Η χαλαρή εφαρμογή των σπειρωμάτων στο τμήμα A~B του μπουλονιού Β είχε ως αποτέλεσμα τη συγκέντρωση τάσης στη θέση Β. Με την πάροδο του χρόνου, οι μικρορωγμές αναπτύχθηκαν σταδιακά υπό την εναλλασσόμενη πίεση της περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα, οδηγώντας τελικά σε θραύση κόπωσης πολλαπλών πηγών. Αφού έσπασε ο χαλύβδινος κοχλίας Β, ο ατσάλινος κοχλίας Α δεν μπόρεσε να αντέξει τη δύναμη που παράγεται από την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, με αποτέλεσμα να προκληθεί θραύση υπερφόρτωσης. Συνοπτικά, η χαλαρή εφαρμογή των νημάτων στο τμήμα A~B του Bατσάλινο μπουλόνιέχει προκαλέσει φθορά στα σπειρώματα του μπουλονιού και της οπής της βίδας σε αυτήν την περιοχή. Το μπλοκ ισορροπίας και ο βραχίονας του στρόφαλου έχουν επίσης χαλαρώσει, με αποτέλεσμα μικροκηλίδες δόνησης στην επιφάνεια σύνδεσης μεταξύ των δύο. Ταυτόχρονα, η συγκέντρωση τάσης εμφανίζεται στη θέση Β και κάτω από την εναλλασσόμενη τάση της περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα για μεγάλο χρονικό διάστημα, σχηματίζονται σταδιακά μικρορωγμές, οδηγώντας τελικά σε θραύση κόπωσης πολλαπλών πηγών. Αφού σπάσει ο χαλύβδινος κοχλίας Β, ο ατσάλινος κοχλίας Α δεν επαρκεί για να αντέξει τη δύναμη που δημιουργείται από την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, με αποτέλεσμα τη θραύση υπερφόρτωσης, το πέταγμα της ισορροπίας προς τα έξω και τη ζημιά στα εξαρτήματα του κινητήρα. Το σπάσιμο των χαλύβδινων μπουλονιών σχετίζεται με την ανεπαρκή αξονική δύναμη σύσφιξης των μπουλονιών στερέωσης του μπλοκ ισορροπίας κατά την εγκατάσταση.
Παράδειγμα 2: Μορφολογικό διάγραμμα εύθραυστης μορφής θραύσης μπουλονιού υψηλής αντοχής
Το σχήμα 2 δείχνει το εύθραυστο σπάσιμο του μπουλονιού
Η μακροσκοπική ανάλυση της επιφάνειας θραύσης του κοχλία υψηλής αντοχής δείχνει ότι το μπουλόνι στο σχήμα 2 ανήκει σε μια εύθραυστη επιφάνεια θραύσης. Περαιτέρω έλεγχος των μηχανικών ιδιοτήτων αποκαλύπτει ότι οι δείκτες σκληρότητας και αντοχής του κοχλία υψηλής αντοχής είναι σχετικά υψηλοί, με υψηλό λόγο απόδοσης προς αντοχή 0.95. Η επιμήκυνση, η συρρίκνωση της διατομής και η ενέργεια κρούσης μειώνονται τακτικά με την αύξηση της αντοχής και της σκληρότητας. Επομένως,μπουλόνιαυπόκεινται σε δύναμη προ-σύσφιξης, επαναλαμβανόμενες εναλλασσόμενες τάσεις και φορτία δόνησης υψηλής πίεσης κατά τη λειτουργία, και συχνά εμφανίζεται εύθραυστο σπάσιμο κατά τη χρήση επί τόπου. Τα ελεγμένα δεδομένα μηχανικής απόδοσης δείχνουν ότι είναι απαραίτητη η βελτίωση της ανθεκτικότητας του υλικού. Στην περίπτωση στερέωσης υλικού, η κατάλληλη μείωση του δείκτη αντοχής για τη βελτίωση της σκληρότητας είναι μια καλή περιστροφή. Η θυσιαστική αντοχή μπορεί να αντισταθμιστεί αυξάνοντας τη διάμετρο του μπουλονιού.
Παράδειγμα 3: Μορφολογικό διάγραμμα της μορφής θραύσης ελαττώματος του κοχλία υψηλής αντοχής
Το σχήμα 3 δείχνει το ελαττωματικό σπάσιμο των μπουλονιών υψηλής αντοχής
Εικόνα 3: Όταν ένα μπουλόνι υψηλής αντοχής σπάσει, αρχίζει να ραγίζει στη λοξότμηση της αυλάκωσης με σπείρωμα με υψηλό βαθμό συγκέντρωσης τάσης. Η θέση έναρξης της ρωγμής έχει πολλά άκρα σχισίματος, κυρίως με τη μορφή διάσπασης, και παρουσιάζει χαρακτηριστικά διακοκκώδους κατάγματος. Το μπουλόνι υπόκειται σε πίεση
Εμφάνιση διακοκκιώδους κατάγματος. Αφού το κάταγμα ξεκινήσει από την πηγή της ρωγμής, η ρωγμή διαδίδεται γρήγορα και ασταθώς μέχρι να σπάσει. Η παρουσία χονδροειδών κόκκων και ελαττωμάτων διαχωρισμού των ορίων των κόκκων στο εσωτερικό του υλικού οδηγεί σε μείωση της πραγματικής επιτρεπόμενης τάσης, η οποία είναι επίσης προϋπόθεση για την ταχεία ασταθή διάδοση των ρωγμών. Ο σχηματισμός μικρορωγμών σχετίζεται με ατελή απαέρωση και σκωρίαση κατά την τήξη. Η ροπή συναρμολόγησης των μπουλονιών παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις και υπάρχει ένα φαινόμενο υπερβολικής σύσφιξης. Η ακτίνα της στρογγυλεμένης γωνίας στην ένωση της κεφαλής του μπουλονιού και της ράβδου παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις και ορισμένα από αυτά δεν πληρούν τις τυπικές απαιτήσεις. Υπάρχει πρόβλημα αναποτελεσματικού ελέγχου της ακρίβειας των διαστάσεων στη διαδικασία παραγωγής μπουλονιών.
Κατά τη διαδικασία παραγωγής μπουλονιών, εντοπίστηκαν ελαττώματα όπως φθορά στην επιφάνεια σχηματισμού γωνίας R και ρωγμές θερμικής κόπωσης στην επιφάνεια εργασίας τουμπουλόνι υψηλής αντοχής καυτή μούχλα αποβάθρας. Η επιφάνεια στήριξης του καλουπιού ήταν πολύ φθαρμένη και διαβρωμένη και οι ρυθμίσεις έγιναν με κολλητική ταινία. Επιπλέον, η τιμή R του συνδέσμου της ράβδου της κεφαλής μπουλονιού δεν ελέγχονταν στο εργοτάξιο παραγωγής. Αυτά τα ελαττώματα εμποδίζουν το καλούπι να εξασφαλίσει σταθερότητα διαστάσεων, όπως ομοαξονικότητα και κάθετο μπουλόνι, που μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα του προϊόντος και να αυξήσει τον κίνδυνο θραύσης του μπουλονιού.
