Příčiny a opatření ke zlepšení povrchových kalení trhlin, překročení krouticího momentu a vodíkové křehkosti ve spojovacích prvcích

Spojovací materiál jsou typem mechanických částí široce používaných pro upevnění spojů. Jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích, včetně strojů, zařízení, vozidel, železnic a dalších oborů. Všude jsou k vidění různé druhy spojovacích prostředků, které z nich činí jednu z nejpoužívanějších základních mechanických částí. Vyznačují se širokou škálou specifikací, různým výkonem a použitím a velmi vysokým stupněm standardizace, serializace a zobecnění. Jakmile upevňovací prvky selžou, způsobí vážné nárazy. Proto je nutné posílit analýzu příčin selhání spojovacích prvků a nalézt odpovídající zlepšení. V kombinaci s příslušnými znalostmi o spojovacích materiálech jsou podrobnosti sdíleny takto:

1. Povrchové kalení trhlin

Trhliny po kalení na povrchu se týkají trhlin vzniklých během procesu kalení nebo během skladování při pokojové teplotě po kalení; posledně jmenovaný se také nazývá trhliny při stárnutí. Během procesu kalení, kdy je napětí generované kalením větší než pevnost samotného materiálu a překračuje mez plastické deformace, dojde ke vzniku trhlin. K trhlinám při kalení obvykle dochází krátce po zahájení martenzitické přeměny. Rozložení trhlin nemá žádný pevný vzor, ​​ale jsou obecně náchylné k tvorbě v ostrých rozích a náhlým změnám průřezu obrobku. Trhliny při kalení způsobené nadměrnou rychlostí ochlazování v zóně martenzitické transformace jsou většinou transgranulárně rozmístěny, s rovnými trhlinami a bez malých rozvětvených trhlin kolem nich.

Trhliny při kalení způsobené nadměrně vysokou teplotou kalícího ohřevu jsou všechny mezikrystalově rozděleny, s ostrými a tenkými konci trhlin a charakteristikami přehřívání; hrubý jehličkovitý martenzit lze pozorovat v konstrukční oceli a eutektické nebo hranaté karbidy lze pozorovat v nástrojové oceli. U obrobků z oceli s vysokým obsahem uhlíku s povrchovým oduhličením se po kalení s větší pravděpodobností vytvoří retikulární trhliny. Je tomu tak proto, že objemová expanze povrchové oduhličené vrstvy během kalení a ochlazování je menší než u neoduhličeného jádra a povrchový materiál je tažen a popraskán expanzí jádra za vzniku retikulárních trhlin. Přítomnost povrchových kalících trhlin povede k náhlému lomu šroubu a zdroj lomu takového lomu se nachází na povrchu.

2. Překročení krouticího momentu

Alarm krouticího momentu je běžný v procesu montáže šroubů pomocí metody úhlu k řízení krouticího momentu.

Způsoby selhání a příčiny překročení krouticího momentu šroubu jsou následující:

(1) Po montáži je konečný krouticí moment dílu vyšší než horní kontrolní mez nebo nižší než spodní kontrolní mez. Důvodem je nepřiměřený rozsah regulace momentu montáže dílu, což se projevuje zejména příliš malým nastaveným regulačním rozsahem nebo posunutím regulačního rozsahu nahoru nebo dolů.

(2) Utahovací moment dosáhne horního limitu a před předběžným utažením na přednastavený úhel se spustí alarm. Důvodem je, že koeficient tření samotného dílu překračuje horní mez, koeficient tření uložení dílu překračuje horní mez nebo dochází k interferenci mezi díly, což má za následek prudký nárůst montážního momentu.

(3) Za normálních podmínek instalace se spustí alarm dolní meze točivého momentu. Důvodem je to, že koeficient tření samotného dílu překračuje spodní mez nebo koeficient tření lícování dílu překračuje spodní mez a krouticí moment při zašroubování dílu je větší než počáteční krouticí moment (tj. nadměrná spotřeba šroubovacího momentu), která je běžná v procesu utahování pojistných matic.

3. Vodíková křehkost

Spojovací prvky jsou náchylné na vodíkové křehnutí, které je jednou z hlavních příčin zlomení spojovacích prvků. Vodíková křehkost je jev, kdy atomy vodíku vstupují a difundují do celé matrice materiálu. Když atomy vodíku vstoupí do matrice materiálu, způsobí deformaci mřížky matrice materiálu, zničí původní rovnovážný stav a způsobí, že materiál bude náchylný k praskání, když je vystaven vnějším silám. Při působení vnějšího zatížení našroubatomy vodíku migrují do oblasti s vysokou koncentrací napětí, generují velké napětí mezi okraji krystalických hranic, což vede k mezikrystalovému lomu spojovacího prvku. Pokud spojovací prvek obsahuje vodík v kritickém stavu před instalací, obvykle se zlomí do 24 hodin; jakmile vodík vstoupí do spojovacího prvku, nelze předvídat dobu lomu.

4. Opatření ke zlepšení

4.1 Opatření k zabránění trhlinám při kalení povrchu:

(1) Přiměřeně upravte mezeru mezi indukčním zhášečem a obrobkem, přísně vyberte vhodné parametry mezifrekvenčního napájení a parametry procesu kalení v souladu s požadavky procesu, zajistěte rovnoměrné obvodové zahřívání produktu a zabraňte tomu, aby místní teplota překročila normální teplotu kalení.

(2) Zlepšete strukturu zhášecího induktoru, změňte strukturu kruhového průřezu na horním konci a zadním konci induktoru na obdélníkovou strukturu průřezu, snižte rychlost ohřevu induktoru na konci a konci a zabraňte příliš rychlému zahřívání konce a konce, překročení teploty řízení procesu a přehřátí, čímž se generují praskliny.

(3) Snižte počet magnetických vodičů zhášecího induktoru v přechodové zóně na konci zhášení a přiměřeně snižte tepelný příkon v této oblasti.

Přijměte metodu kalení „předehřívání-ohřívání-chlazení“, abyste zajistili rovnoměrnou teplotu ohřevu produktu.

Vhodně prodlužte dobu zpožděného chlazení po mezifrekvenčním ohřevu.

Implementujte proces samotemperování. Přísně kontrolujte tlak, průtok, teplotu a dobu chlazení chladicí kapaliny v souladu s technickými parametry procesu; po zastavení rozstřikování kapaliny použijte zbytkové teplo obrobku ke zvýšení teploty vytvrzené vrstvy pro samopopouštěcí zpracování, aby byla zachována vysoká tvrdost povrchu a dobrá odolnost proti opotřebení, stabilizace kalené struktury v čase a snížení maximálního tahového napětí.

4.2 Opatření ke zlepšení řízení točivého momentu

Přijměte metodu řízení krouticího momentu a úhlu: nejprve šroub zašroubujte malým kroutícím momentem (obvykle 40%~60% utahovacího momentu, stanoveného po ověření procesu), poté začněte od tohoto momentu a zašroubujte do určeného úhlu. Tato metoda je založena na určitém úhlu, který způsobuje, že šroub vytváří určité axiální prodloužení a spojovací část je stlačena. Jeho účelem je přišroubovat šroub na těsnou kontaktní plochu, překonat nerovnosti, jako jsou nerovnosti povrchu, a následná požadovaná axiální upínací síla je generována úhlem. Po určení úhlu lze vliv třecího odporu na axiální upínací sílu ignorovat, takže jeho přesnost je vyšší než u jednoduché metody řízení krouticího momentu. Klíčem metody řízení krouticího momentu a úhlu je určit počáteční bod úhlu; jakmile je určen počáteční bod úhlu, lze dosáhnout vysoké přesnosti utahování.

4.3 Opatření k zabránění vodíkové křehkosti

(1) Standardizujte proces galvanického pokovování a přísně provádějte dehydrogenační zpracování. Použití reverzibility vodíku v kovech k provádění dehydrogenačního ošetření na galvanicky pokovených šroubech je důležitou metodou pro snížení nebo odstranění vodíkového křehnutí. Během léčby položte galvanickyocelové šroubydo pece na ohřev, teplota pečení je asi 200 stupňů a doba pečení se upravuje podle pevnosti oceli - čím vyšší pevnost, tím delší doba pečení. Vodík v materiálu šroubu tvoří plynný vodík a přetéká při vysoké teplotě, čímž je dosaženo účelu dehydrogenace.

(2) Přijměte proces galvanického pokovování s nízkým obsahem vodíku. Nízkovodíkové křehnutí elektrolytické pokovování je proces vyvinutý v 60. a 70. letech 20. století pro studium vodíkového zkřehnutí součástí letadel, včetně nízkovodíkového zkřehnutí kadmiem, nízkovodíkového zkřehnutí kadmio-titanového pokovování, nízkovodíkového zkřehnutí, nízkovodíkového zkřehnutí, nízkovodíkového zkřehnutí, nízkovodíkového pokovování kadmiem atd. galvanické pokovování vyžaduje temperování před pokovováním a silné kyselé moření není povoleno; pískování by mělo být použito k odstranění oxidových okují a povrchových kontaminantů, nebo by mělo být použito vakuové tepelné zpracování, aby se zabránilo vytváření oxidových okují. Během procesu galvanického pokovování na jedné straně upravte vzorec pokovovacího roztoku a na druhé straně snižte adsorpci částic vodíku snížením napětí a přísnou kontrolou hustoty proudu. Následný proces ještě musí striktně provádět pečící dehydrogenaci a doba dehydrogenace není kratší než 18 hodin.