Proč praskají šrouby s vysokou{0}}pevností?

Podvědomě si myslíme, že čím vyšší je pevnost šroubu, tím menší je pravděpodobnost, že se zlomí. Není tomu tak-naopak,vysokopevnostní šroubylámou se častěji než běžné šrouby a za tímto jevem je základní logika.

Nejprve si musíme ujasnit klíčový princip: čím vyšší je pevnost šroubu, tím vyšší je jeho tvrdost (pozitivně spolu souvisí); zatímco čím vyšší tvrdost, tím horší houževnatost (jsou v negativní korelaci). To znamená, že šrouby s vysokou{1}}pevností mají nízké prodloužení. Pokud napětí překročí limit, podstoupí přímo křehký lom, místo toho, aby se nejprve výrazně deformovaly jako běžné šrouby, než selžou. Ještě důležitější je, že vysokopevnostní šrouby se neodmyslitelně používají ve scénářích vysokého-zátěže a jsou navrženy tak, aby odpovídaly jejich rozsahu mechanických vlastností. Pokud skutečné napětí překročí limit v důsledku nesprávného provozu nebo abnormálních pracovních podmínek, pravděpodobně dojde k prasknutí. V prostředích s nízkým-zátěžem lze ke kontrole nákladů použít běžné šrouby, takže nejsou potřeba šrouby s vysokou -pevností{10}}, což je hlavní důvod, proč se šrouby s vysokou{11}}pevností lámou častěji.

Mezi konkrétní příčiny lomu-šroubu s vysokou pevností patří zejména následující kategorie:

1. Zlomenina při přetížení sestavy

Základem připevňování- šroubů s vysokou pevností je zajistit, aby se šroub napínal utahováním matice, aby se vytvořilo předepsané předpětí (uzamykací síla), spíše než „otáčet a tlačit závit na zadním konci šroubu“. Jeho utahovací moment má jasné standardní parametry, obvykle se řídí kolem 75 % meze kluzu materiálu šroubu-tento moment může způsobit, že šroub vytvoří mírnou elastickou deformaci a zpětné napětí generované deformací je předpětí. Pokud utahovací moment překročí standardní rozsah, šroub bude nést nadměrné tahové zatížení, což přímo způsobí prasknutí přetížením.

Řízení utahovacího momentu vyžaduje tři podmínky: rozumný{0}}návrh instalačního procesu na místě, přesné instalační nástroje (jako jsou momentové klíče, násobiče momentu) a operátory, kteří před nástupem do služby prošli formálním školením (musí být schopni přesně číst a nastavovat parametry nástroje). Je třeba poznamenat, že momentové klíče různých úrovní přesnosti mají různé tolerance, obvykle ±4 %10 % (nikoli 20 %). Pouze pokud jsou podmínky, jako je napájení a tlak vzduchu stabilní a nástroj je v době platnosti kalibrace, tolerance nezpůsobí riziko zlomení; pokud tolerance přesahuje rozsah, pravděpodobně dojde k nesprávnému točivému momentu.

2. Zlomenina způsobená kolísáním koeficientu tření

Kdyžšroub a maticese závity zapojí, koeficient tření ovlivní skutečné předpětí-i když je nastaven stejný točivý moment, kolísání koeficientu tření způsobí rozptyl předpětí. Není-li koeficient tření plně zohledněn a spoléhá se pouze na parametry točivého momentu, pravděpodobně dojde k nedostatečnému předpětí nebo přetížení: když je koeficient tření příliš velký, předpětí je při stejném momentu příliš malé (což může vést k uvolnění); když je koeficient tření příliš malý, předpětí je při stejném kroutícím momentu příliš velké (což může způsobit prasknutí).

V průmyslových scénářích je běžnou příčinou sníženého koeficientu tření nepovolené mazání: některé továrny aplikují na závity šroubů mastek, běžný mazací olej atd. pro pohodlnou montáž. Ačkoli to může snížit tření a usnadnit šroubování, výrazně to sníží koeficient tření, což má za následek předpětí daleko přesahující normu při stejném kroutícím momentu, což nakonec vede k prasknutí. Správným přístupem je použít speciální směsi proti zadírání (které musí odpovídat materiálu šroubu) namísto nahodilých mazacích médií.

3. Únavová zlomenina

Únavová zlomenina je nejskrytějším způsobem selhání šroubů s vysokou-pevností-, před zlomeninou nejsou žádné zjevné známky a může k ní dojít náhle během statických nebo pracovních podmínek. Kromě toho je místo lomu většinou soustředěno v oblastech koncentrace napětí, jako je přechodové zaoblení mezi hlavou a dříkem a kořen závitu.

Hlavní příčinou tohoto typu lomu je „použití za hranicí únavy“: přestože šrouby s vysokou{0}}pevností mají vysokou přidanou hodnotu, některé podniky je budou opakovaně používat donekonečna, aby ušetřily náklady. Když počet použití nebo střídavé zatížení překročí jejich mez únavy, postupně se uvnitř šroubu vytvoří mikrotrhliny, které nakonec vedou k únavovému lomu. Proto je velmi nutné provádět komplexní pravidelné kontroly vysokopevnostních šroubů (jako je kontrola magnetických částic, ultrazvukové testování), které nejsou „zřídka nutné“.

4. Zlomenina v důsledku nedostatečného utažení

Zdá se, že šrouby, které nejsou "úplně utaženy", nebudou nést napětí, ale ve skutečnosti mohou být zlomeniny způsobeny vůlí vytvořenou povolením. Například: když jsou dvě vrtné trubky spojeny vysokopevnostními šrouby{1}} pro vrtání směrem dolů na zem, pokud šrouby nejsou úplně utaženy, vznikne velká vůle. Když se vysoký krouticí moment vrtání přenáší vrtacími trubkami, vůle způsobí, že šrouby ponesou dodatečnou smykovou sílu a střídavou rázovou sílu-tyto síly daleko přesahují navržený rozsah ložisek šrouby, což nakonec vede ke zlomenině. V podstatě nedostatečně utažený šroub se změní z „tahového prvku“ na „smykový a nárazový prvek“, který selže, protože překračuje svůj nosný-typ.

5. Zlomenina způsobená problémy s kvalitou

Nestandardní materiály nebo procesy tepelného zpracování jsou získané problémy s kvalitou a přímé příčiny lomu:

Nestandardní materiály: Použití ocelí, které nesplňují požadavky (jako je nahrazení legované konstrukční oceli běžnou uhlíkovou ocelí), nebo materiály mají přirozené vady, jako jsou nečistoty a praskliny;

Nestandardní procesy tepelného zpracování: Odchylky v parametrech, jako je teplota kalení a doba popouštění, budou mít za následek nekvalifikované mechanické vlastnosti šroubů (jako je vysoká tvrdost, ale extrémně nízká houževnatost).

Tyto problémy lze zcela vyřešit přísnou kontrolou nákupu materiálu (ověření materiálových certifikátů), výrobních procesů (monitorování procesů tepelného zpracování) a továrních inspekcí (testování mechanických vlastností).