В болтовых соединениях часто возникает тип разрушения, известный как усталостное разрушение. Усталостное разрушение чаще всего происходит в условиях вибрации. Как и водородное охрупчивание, это внезапный отказ, и современные технологии не могут заранее предсказать, когда болт сломается из-за усталости. Поэтому мы должны принять профилактические меры с самого начала.
У каждого болта есть срок службы. Хотя болты можно использовать повторно, они не рассчитаны на неограниченное количество циклов использования. Когда болты постоянно подвергаются тяжелым или переменным нагрузкам в определенных условиях, вероятность усталостного разрушения значительно возрастает. Такие переломы могут нанести серьезный ущерб производственному оборудованию и даже привести к несчастным случаям.
Почему в болтах происходит усталостное разрушение? Широко распространенное объяснение в отрасли следующее: из-за различий в среде обслуживанияболти основного материала соединяемых деталей, а также вариации формы и размеров подвижных деталей, чрезмерный предварительный натяг болта может привести к неравномерному распределению местных напряжений. При длительных знакопеременных нагрузках и при недостаточной пластичности материала внутри болта постепенно образуются микротрещины. Когда эти невидимые трещины достигают критической точки, болт внезапно ломается. Невооруженному глазу это кажется мгновенным разрывом, но на самом деле он развивается медленно с течением времени. Процесс происходит следующим образом: при монтаже создаются точки концентрации напряжений, основной материал болта постепенно рвется, через некоторое время появляются небольшие трещины, а при достижении критического состояния происходит внезапный разрушение.
Это одна из причин, по которой перед вводом болтов в эксплуатацию необходимы испытания на прочность на растяжение. Хотя испытание на растяжение не занимает много времени, оно позволяет провести базовую оценку болта на основе места разрушения и силы разрушения. Если во время испытаний разрушающий момент окажется слишком низким, данную партию болтов использовать не рекомендуется. Еще одним важным фактором является изменение температуры окружающей среды. Если рабочая температура слишком высокая или низкая или резко колеблется, срок службы болта значительно сокращается. В сочетании с коррозионным воздействием воздуха риск усталостного разрушения становится очень высоким.
Эти факторы отказов в основном вызваны недостаточной адаптируемостью материала к окружающей среде. Мы можем соответствующим образом улучшить производственные процессы, чтобы снизить риск усталостного разрушения. Если позволяют условия, болты можно подвергнуть термической-обработке перед накаткой резьбы (стандартный процесс – сначала накатка резьбы, а затем термообработка). Альтернативно,болты с полной резьбойможно заменить на частично резьбовые, так как гладкий хвостовик имеет гораздо более высокую усталостную прочность, чем резьбовой.
