Раньше считалось, что усталость металлов в некоторой степени связана с изменением металлургических свойств материалов. Почему-то металлы преждевременно разрушаются при знакопеременной нагрузке.
Это хорошо известная проблема и причина многих отказов продуктов, в том числе некоторых отказов, повлекших за собой гибель людей.
Теперь, после подведения итогов индустрии крепежа за последние годы, усталость вызвана одной или несколькими трещинами, проходящими через материал.
Усталость показывает прогрессирующее растрескивание
Трещины могут начинаться от некоторых существующих дефектов, таких как включения в металле, или в местах высоких напряжений, таких как выемки, и медленно расти с каждой нагрузкой.
Для фактического обнаружения трещин могут потребоваться миллионы повторных нагрузок (называемых циклами напряжения).
С увеличением длины трещины оставшийся материал подвергается все большему и большему напряжению, потому что площадь, на которую выдерживается нагрузка, становится все меньше и меньше. Когда трещина действительно достигает критической длины, она всегда будет проходить через материал, что приведет к полному разрушению.
На то, чтобы усталостная трещина прошла через болт, уходят годы
Термин «усталостное разрушение» часто используется для описания повреждения детали из-за длительной нагрузки. Усталостное повреждение эквивалентно длине трещины.
В некоторых критических случаях требуется использование проникающих красителей или даже регулярная проверка трещин болтов с помощью рентгеновских лучей, чтобы гарантировать отсутствие обнаруживаемых трещин. (Трещины могут существовать в микроскопическом масштабе, т.е. ниже порога обнаружения метода измерения.)
Болт представляет собой типичную деталь с несколькими насечками, и его усталостные характеристики, очевидно, будут зависеть от многих факторов, таких как структура болта, размер, материал и производственный процесс. По сравнению с кусками с надрезом из того же материала их усталостная прочность обычно значительно ниже.
Помимо резьбы, другими слабыми частями, влияющими на усталостные характеристики болта, являются переход между резьбой и стержнем и переходная галтель между головкой болта и стержнем. Из-за резкого изменения сечения в этих частях также наблюдается высокая концентрация напряжений. Здесь мы перечисляем 10 факторов, влияющих на усталостные свойства болтов. Пожалуйста, посмотрите на рисунок ниже, чтобы найти соответствующие места расположения болтов.
Факторы, влияющие на усталостную прочность болта
01. Качество поверхности резьбы
Шероховатость поверхности резьбы оказывает большое влияние на усталостную долговечность болта. Например, когда шероховатость болтов из стали 40CrNiMo с резьбой M6-1.0 уменьшается с 0.08~0 .16 до 0.63~1,35 усталостная прочность снижается на 33%; При уменьшении шероховатости поверхности болтов с резьбой М12-1.5 с 0.08~0,16 до 0,16~0,32 усталостная прочность снижается на 21%.
02. Влияние процесса накатки резьбы
При прокатке резьбы образуется упрочняющий слой и высокое остаточное сжимающее напряжение, что играет большую роль в предотвращении возникновения и раннего роста усталостных трещин; В то же время это также уменьшит шероховатость поверхности впадины зуба, что способствует повышению усталостной прочности болта. Однако если нить накатать, а затем термически обработать, вышеуказанные благоприятные факторы исчезнут. Поэтому для улучшения усталостных характеристик болтов резьбу следует накатывать после термической обработки. Однако в настоящее время существует другая проблема, а именно, твердость болтов, особенно высокопрочных болтов, после термической обработки обычно высока, что снижает срок службы проволочного штампа. Кроме того, если качество прокатной проволоки недостаточно хорошее, на поверхности или в основании резьбы возникают микротрещины или подобное явление контактно-усталостного отслаивания, эффект улучшения усталостных характеристик болта не очевиден, и даже усталость производительность будет снижена.
03. Расстояние между торцом гайки и резьбой
Тест показывает, что чем ближе торец гайки к начальному положению резьбы, тем раньше выйдет из строя болт. Это связано с тем, что положение, в котором болт начинает завинчиваться, обычно является самым грубым местом для прокатки и имеет большую концентрацию напряжения. Первая резьба пары болтов имеет наиболее концентрированное напряжение, и если первая резьба находится близко к исходному положению, усталостная прочность будет снижаться. Поэтому расстояние более 2 витков резьбы между первой резьбой пары болтов и местом начала резьбы устранит эту скрытую опасность.
Влияние формы впадины резьбы и размера радиуса.
04. Форма и размер резьбовой резьбы
При нагружении болта во впадине резьбы будет происходить концентрация напряжений, и ее величина в значительной степени зависит от формы впадины. Изменение формы впадины зуба. Например, чем более гладкая канавка зуба резьбы, тем меньше концентрация напряжений и тем выше усталостная прочность. Как правило, усталостная прочность резьбы ендовы с плоским дном самая низкая. Если вместо зубчатой впадины с плоским дном используется впадина с круглым дном, усталостная прочность болтов может быть улучшена. Размер болта также влияет на усталостные характеристики. Чем больше диаметр, тем ниже усталостная прочность; Это относится и к резьбе болтов.
05. Трещины в нижней части головки винта
Усталостные трещины обычно начинаются в нижней части резьбы, а также в нижней части головки. Трещина, которая начинает прорастать в нижней части головки винта, обычно вызвана неправильным расчетом диаметра переходной дуги головки винта (концентрация напряжений, вызванная неправильным диаметром переходной дуги), либо болт установлен на наклонной обойме . Небольшой угол между головкой болта и держателем (также известный как торец гайки), например 2 градуса, окажет непредсказуемое отрицательное влияние на усталостную прочность. Это явление часто возникало в прошлом, когда объект, который должен поддерживаться, представлял собой сварную конструкцию (после сварки сварная конструкция обычно снимает напряжение, и форма конструкции изменяется).
06. Распределение напряжения
Распределение напряжения на гайке неравномерно, и фактически большая часть нагрузки приходится на несколько первых пряжек. Поэтому большое количество усталости болтовой пары возникает в первых двух витках гайки. Таким образом, мы видим, что улучшение, благодаря которому напряжение равномерно распределяется в болтах, увеличивает усталостную прочность.
07. Металлургические дефекты стали
Некоторые болты не обрезаются после холодной высадки или холодного волочения, поэтому дефекты поверхности сырья всегда остаются на поверхности готовых деталей.
Серьезный слой обезуглероживания на поверхности болта является слабым местом. В процессе прокатки после холодной высадки из-за большой деформации поверхности стали большая часть обезуглероженного слоя выдавливается в верхнюю часть резьбы. Прочность и твердость этого обезуглероженного слоя очень низки, поэтому он очень легко изнашивается и спотыкается (резьба срезается), а также очень легко становится источником усталостных трещин, вызывая преждевременное усталостное разрушение.
08. Улучшить распределение напряжения резьбы болтовой пары.
Для улучшения распределения напряжений между резьбами болтовых пар увеличивается усталостная долговечность; Исследование показывает, что это можно реализовать и за счет изменения формы гайки. На торце, где гайка соприкасается с держателем, сделана канавка, что позволяет увеличить усталостную долговечность на 25 процентов. Это усовершенствование особенно подходит для болтов большого размера. Конечно, есть и другие способы сделать распределение напряжения в комбинации болт-гайка более равномерным. Например, измените материал гайки на другой материал, чтобы ее модуль упругости отличался от модуля упругости болта; Другой пример: изготовление резьбы болтов и гаек с разным шагом; В качестве альтернативы используйте заостренные нити.
09. Затяните болт с расчетным усилием предварительной затяжки.
Во многих случаях наиболее эффективным способом увеличения усталостной долговечности пары болтов является затяжка болта до расчетного предварительного натяга. Обычно болт, затянутый на месте, несет только 5 процентов (или меньше) динамической нагрузки. Следовательно, болт, закрепленный на месте, имеет сильное сопротивление усталостной нагрузке. Это связано с тем, что переменная нагрузка на болт очень мала, поэтому переменное напряжение, создаваемое в болте, также очень мало, обычно намного ниже предела, который может выдержать болт. Когда происходит усталостное разрушение, девять из десяти причин заключаются в том, что предварительная нагрузка болта не достигает расчетного значения, что подвергает болт воздействию изгибающего момента, что приводит к преждевременному разрушению.
Для Jinrui, независимо от того, являетесь ли вы покупателем / дилером / поставщиком крепежных изделий, вы можете посетить официальный веб-сайт Jinrui для получения дополнительной информации:https://www.chinajinrui.net/
Часть демонстрации продукции Jinrui
Jiangsu Jinrui Metal Products Co., Ltd. является производственной базой стандартных деталей Shanghai Jinrui. Завод занимает площадь более 20000 квадратных метров, с уставным капиталом 50 миллионов юаней, общим объемом инвестиций более 100 миллионов юаней и годовой производительностью более 20000 тонн. Продукция экспортируется более чем в 40 стран.
С момента своего основания в 2001 году компания Jinrui превратилась в новую планировку с Hai'an в Цзянсу в качестве производственной базы и Baoshan в Шанхае и Nanyang в провинции Хэнань в качестве центров продаж после более чем 20 лет неустанных усилий.
В настоящее время основные продукты Jinrui включают следующие шесть категорий:
1. Основные продукты болтов включают метрические и американские болты с овальной головкой с круглой головкой (также называемые болтами «рыбий хвост»), болты с внутренней и внешней шестигранной головкой, болты с шестигранной головкой, болты с квадратным подголовком, болты ступицы колеса и т. Д.
2. Шпильки: резьба с полной резьбой, шпильки с двойной головкой и т. д.
3. Гайки: шестигранная гайка, фланцевая гайка, тяжелая гайка, квадратная гайка, барашковая гайка и т. д.
4. Винтовые изделия: саморезы, самонарезающие саморезы, шурупы для дерева, различные крепежные винты и т. д.
5. Шайбы: плоские шайбы, пружинные шайбы, квадратные шайбы, стопорные шайбы и т.д.
6. Нестандартные изделия, связанные с крепежом
Завод волочения проволоки компании Jinrui также предоставляет услуги по обработке, такие как тонкое волочение, черновое волочение и сфероидирование катанки, а также поставляет готовую катанку на различные известные отечественные сталелитейные заводы.
Придерживаясь бизнес-философии «новаторства и инноваций, стремления к совершенству», Jinrui последовательно представила несколько типов высекальных и формовочных машин, резьбонакатных станков, гаечных станков, горячевысадочных и прокатных станков, токарных станков, больших горячевысадочных машин и их вспомогательных испытаний. оборудование, такое как магнитопорошковые дефектоскопы, металлографические анализаторы, машины для испытаний в солевом тумане, спектрометры прямого считывания и оптические просеивающие машины, машины для растяжения, измерители твердости по Виккерсу, измерители твердости по Роквеллу и т. д., а также создали независимые отделы исследований и разработок. может производить все виды высококачественных крепежных изделий, таких как международные стандарты GB, DIN, ANSI, JIS и ISO. Продукция широко используется в нефтяной, химической промышленности, котлах, ветроэнергетике, дорожном ограждении, направляющих лифтов, машиностроении, строительных площадках, автозапчастях, медицинском оборудовании и других областях.
Jinrui активно развивается с момента своего основания. Он объединяет преимущества каждой компании, тщательно разрабатывает и строго отбирает материалы, чтобы сделать продукцию более долговечной, и получил высокую оценку большинства пользователей. Jinrui получила международную сертификацию системы качества ISO9001: 2000 в 2001 году, лицензию на производство специального оборудования в 2010 году и сертификацию системы управления качеством автомобилей TS16949 в 2012 году. гарантируя, что каждый винт можно использовать с уверенностью, решимостью и спокойствием!
Будь то сейчас или в будущем, Jinrui всегда будет придерживаться основной концепции обслуживания «прежде всего качество, наука и техника для оживления предприятий, прежде всего пользователей и внимательное обслуживание», искренне предоставляя вам высококачественные услуги и высококачественные продукты, и Jinrui также станет вашим самым верным долгосрочным партнером.
