Ανάλυση κατάγματος κόπωσης σε βιδωτές αρθρώσεις

Σε βιδωτές συνδέσεις, υπάρχει ένας τύπος αποτυχίας που είναι γνωστός ως κάταγμα κόπωσης. Αυτό το κάταγμα συμβαίνει συνήθως σε δονητικά περιβάλλοντα εγκατάστασης και ανήκει σε ξαφνικές λειτουργίες αποτυχίας όπως η θραύση υδρογόνου. Δεδομένου ότι η τρέχουσα τεχνολογία δεν μπορεί να προβλέψει εκ των προτέρων κατάγματα κόπωσης, η πρόληψη πρέπει να ξεκινήσει από τα αρχικά στάδια σχεδιασμού και παραγωγής.

 

Όλα τα μπουλόνια έχουν πεπερασμένες υπηρεσίες. Αν καιμπουλόνιείναι επαναχρησιμοποιούμενα εξαρτήματα, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν επ 'αόριστον. Όταν τα μπουλόνια υποβάλλονται σε παρατεταμένη υπερφόρτωση σε ορισμένα περιβάλλοντα, η πιθανότητα θραύσης κόπωσης αυξάνεται σημαντικά. Τέτοιες αποτυχίες μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή ζημιά στον εξοπλισμό παραγωγής και ακόμη και να οδηγήσουν σε περιστατικά ασφαλείας.

1. Μηχανισμός σχηματισμού κόπωσης κατάγματος

 

Η ευρέως αποδεκτή εξήγηση για το κάταγμα κόπωσης μπουλονιών είναι:

 

Αναντιστοιχία υλικού μεταξύ τουμπουλόνικαι τα συστατικά ζευγαρώματος

Γεωμετρικές παραλλαγές σε εγκατεστημένα κινούμενα μέρη

Συγκέντρωση στρες από υπερβολική προβολή

Κυκλική φόρτιση που υπερβαίνει τα όρια αντοχής του υλικού

 

Η διαδικασία θραύσης περιλαμβάνει:

 

Μικρο-crack έναρξη στα σημεία συγκέντρωσης στρες

Προοδευτική διάδοση ρωγμών υπό κυκλική φόρτιση

Ξαφνική καταστροφική αποτυχία σε κρίσιμο μέγεθος ρωγμών

2. Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν

2.1 Μηχανικοί παράγοντες

 

Συγκέντρωση στρες σε ρίζες νήματος και φιλέτα κάτω

Μέγεθος και συχνότητα κυκλικής φόρτωσης

Δύναμη προ-τάσης που υπερβαίνει τα όρια σχεδιασμού

2.2 Περιβαλλοντικοί παράγοντες

 

Εξαιρετικές μεταβολές θερμοκρασίας (-40 βαθμός έως 400 βαθμοί)

Διαβρωτικές ατμόσφαιρες (σπρέι αλατιού, όξινα περιβάλλοντα)

Vibration amplitudes >0. 5mm

2.3 Υλικούς παράγοντες

 

Ανεπαρκής ισορροπία αντοχής

Ακατάλληλη θερμική επεξεργασία (π.χ. υπερνίκηση)

Επιφανειακά ελαττώματα από τις διαδικασίες παραγωγής

3. Στρατηγικές πρόληψης και μετριασμού

3.1 Βελτιστοποίηση σχεδιασμού

 

RADIUS ROITES (min. 0. 1mm)

Ακτίνα φιλέτου κάτω από το κεφάλι μεγαλύτερη ή ίση με 1,5 χιλιοστά

Χρησιμοποιήστε μερική-μπουλόνια(μη -διαστρεβλωμένο τμήμα του στελέχους)

3.2 Βελτιώσεις διαδικασίας

 

Μεταπτυχιακό νήμα θεραπείας

Πυροβόληση για υπολειμματική συμπιεστική τάση

Ηλεκτροκίνηση με ανακούφιση από το υδρογόνο

3.3 Επιχειρησιακές πρακτικές

 

Έλεγχος ροπής εντός ± 10% ανοχή

Τακτικές δοκιμές υπερήχων (κάθε 5, 000 κύκλοι)

Αντικατάσταση μετά από 70% προβλεπόμενη ζωή κόπωσης

4. Μεθόνες δοκιμών και αξιολόγησης

4.1 Δοκιμές υλικών

 

Δοκιμές αντοχής εφελκυσμού (ASTM A370)

Δοκιμές ζωής κόπωσης (μεθόδους περιστροφής κάμψης)

Μέτρηση σκληρότητας θραύσης (μέθοδος J-integral)

4.2 Περιβαλλοντική προσομοίωση

 

Θερμική ποδηλασία (-50 βαθμός έως 200 βαθμούς)

Δοκιμές ψεκασμού αλατιού (ASTM B117)

Δοκιμή κόπωσης κραδασμών (μέθοδος συντονισμού)