Мы подсознательно думаем, что чем выше прочность болта, тем меньше вероятность, что он сломается. Однако это не так-наоборот,высокопрочные-болтыломаются чаще, чем обычные болты, и за этим явлением стоит основная логика.
Во-первых, нам необходимо прояснить ключевой принцип: чем выше прочность болта, тем выше его твердость (они положительно коррелируют); в то время как чем выше твердость, тем хуже ударная вязкость (они отрицательно коррелируют). Это означает, что высокопрочные болты-имеют малое удлинение. Если напряжение превышает предел, они непосредственно подвергаются хрупкому разрушению, а не сначала значительно деформируются, как обычные болты, прежде чем выйти из строя. Что еще более важно, высоко-болты по своей природе используются в сценариях с высокими-нагрузками и разработаны с учетом диапазона их механических свойств. Если фактическое напряжение превышает предел из-за неправильной эксплуатации или ненормальных условий работы, вероятно возникновение разрушения. В условиях низкой-нагрузки можно использовать обычные болты для снижения затрат, поэтому нет необходимости в-болтах высокой прочности-, что является основной причиной того, почему болты высокой-прочности ломаются чаще.
Конкретные причины перелома-высокопрочных болтов в основном включают следующие категории:
1. Разрушение сборки из-за перегрузки.
Суть крепления высокопрочных болтов- заключается в том, чтобы обеспечить растяжение болта путем затягивания гайки для создания заданной предварительной нагрузки (усилия блокировки), а не "вращения и нажатия на резьбу на хвостовом конце болта". Момент затяжки имеет четкие стандартные параметры, обычно контролируемые на уровне около 75 % от предела текучести материала болта.-Этот крутящий момент может вызвать легкую упругую деформацию болта, а обратное натяжение, создаваемое деформацией, является предварительным натягом. Если момент затяжки превышает стандартный диапазон, болт будет нести чрезмерную растягивающую нагрузку, что непосредственно приведет к разрушению из-за перегрузки.
Для контроля момента затяжки необходимы три условия: разумное-построение процесса установки на месте, точные инструменты для установки (например, динамометрические ключи, мультипликаторы крутящего момента) и операторы, прошедшие формальное обучение перед тем, как приступить к работе (они должны уметь точно считывать и устанавливать параметры инструмента). Следует отметить, что динамометрические ключи разного уровня точности имеют разные допуски, обычно ±4%10% (а не 20%). Только когда такие условия, как электропитание и давление воздуха, стабильны и инструмент находится в пределах периода действия калибровки, допуск не приведет к риску разрушения; если допуск превышает диапазон, вероятно возникновение неправильного крутящего момента.
2. Разрушение, вызванное колебаниями коэффициента трения.
Когдаболт и гайкарезьба входит в зацепление, коэффициент трения будет влиять на фактическую предварительную нагрузку-даже если установлен тот же крутящий момент, колебания коэффициента трения приведут к разбросу предварительной нагрузки. Если коэффициент трения не учитывается полностью и полагаются только на параметры крутящего момента, вероятно возникновение недостаточной предварительной нагрузки или перегрузки: когда коэффициент трения слишком велик, предварительная нагрузка слишком мала при том же крутящем моменте (что может привести к ослаблению); когда коэффициент трения слишком мал, преднагрузка слишком велика при том же крутящем моменте (что может привести к разрушению).
В промышленных условиях частой причиной снижения коэффициента трения является несанкционированная смазка: некоторые заводы наносят на резьбу болтов тальк, обычное смазочное масло и т. д. для удобства сборки. Хотя это может уменьшить трение и облегчить ввинчивание, это значительно уменьшит коэффициент трения, что приведет к тому, что предварительная нагрузка значительно превысит стандартную при том же крутящем моменте и в конечном итоге приведет к разрушению. Правильный подход — использовать специальные противо-задирные составы (которые должны соответствовать материалу болта) вместо случайных смазочных материалов.
3. Усталостный перелом
Усталостное разрушение – наиболее скрытый вид разрушения высокопрочных болтов-болтов-. Перед разрушением нет явных признаков, и оно может произойти внезапно в статических или рабочих условиях. Кроме того, места разрушения в основном сосредоточены в зонах концентрации напряжений, таких как переходная галтель между головкой и хвостовиком и основание резьбы.
Основной причиной этого типа разрушения является «использование за пределом усталости»: хотя высокопрочные болты-имеют высокую добавленную стоимость, некоторые предприятия будут использовать их повторно в течение неопределенного времени, чтобы сэкономить средства. Когда количество использований или переменная нагрузка превышают предел выносливости, внутри болта постепенно образуются микротрещины, что в конечном итоге приводит к усталостному разрушению. Поэтому крайне необходимо проводить комплексные регулярные проверки высокопрочных болтов-(такие как магнитопорошковый контроль, ультразвуковой контроль), а не "редко необходимо".
4. Разрушение из-за недостаточной затяжки.
Кажется, что «не полностью затянутые» болты не выдерживают нагрузки, но на самом деле причиной переломов может стать зазор, возникающий при ослаблении. Например: когда две бурильные трубы соединены высокопрочными-болтами для бурения вниз по земле, если болты не затянуты полностью, образуется большой зазор. Когда высокий крутящий момент бурения передается через бурильные трубы, зазор приведет к тому, что болты будут испытывать дополнительную силу сдвига и переменную ударную силу-, эти силы намного превышают расчетный диапазон подшипниковболты, что в конечном итоге приводит к перелому. По сути, недостаточно затянутый болт превратится из «растяжимого элемента» в «срезной и ударный элемент», но выйдет из строя, поскольку его тип несущей-несущей нагрузки превышает допустимый.
5. Перелом, вызванный проблемами качества
Некачественные материалы или процессы термообработки являются приобретенными проблемами качества и прямыми причинами разрушения:
Некондиционные материалы: использование марок стали, которые не соответствуют требованиям (например, замена легированной конструкционной стали обычной углеродистой сталью), или материалы имеют присущие дефекты, такие как примеси и трещины;
Нестандартные процессы термообработки: отклонения в таких параметрах, как температура закалки и время отпуска, приведут к ухудшению механических свойств болтов (например, к высокой твердости, но крайне низкой ударной вязкости).
Такие проблемы можно полностью решить путем строгого контроля закупок материалов (проверка сертификатов материалов), производственных процессов (мониторинг процессов термообработки) и заводских проверок (испытания механических свойств).
