Γιατί σπάνε οι-βίδες υψηλής αντοχής;

Υποσυνείδητα πιστεύουμε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή ενός μπουλονιού, τόσο λιγότερο πιθανό είναι να σπάσει. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει-αντίθετα,μπουλόνια υψηλής- αντοχήςσπάνε πιο συχνά από τα συνηθισμένα μπουλόνια και υπάρχει μια βασική λογική πίσω από αυτό το φαινόμενο.

Πρώτον, πρέπει να διευκρινίσουμε μια βασική αρχή: όσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή ενός μπουλονιού, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητά του (συσχετίζονται θετικά). ενώ όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα, τόσο φτωχότερη είναι η σκληρότητα (συσχετίζονται αρνητικά). Αυτό σημαίνει ότι τα μπουλόνια υψηλής- αντοχής έχουν μικρή επιμήκυνση. Εάν η τάση υπερβεί το όριο, θα υποστούν απευθείας εύθραυστη θραύση, αντί να παραμορφωθούν πρώτα σημαντικά όπως τα συνηθισμένα μπουλόνια πριν αστοχήσουν. Το πιο σημαντικό είναι ότι τα μπουλόνια υψηλής{4} αντοχής χρησιμοποιούνται εγγενώς σε σενάρια υψηλού-φορτίου και είναι σχεδιασμένα να ταιριάζουν με το εύρος μηχανικών ιδιοτήτων τους. Εάν η πραγματική καταπόνηση υπερβεί το όριο λόγω ακατάλληλης λειτουργίας ή μη φυσιολογικών συνθηκών εργασίας, είναι πιθανό να συμβεί κάταγμα. Για περιβάλλοντα χαμηλού-φορτίου, τα συνηθισμένα μπουλόνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του κόστους, επομένως δεν χρειάζονται-μπουλόνια υψηλής αντοχής{10}}που είναι ο βασικός λόγος για τον οποίο σπάνε συχνότερα τα μπουλόνια υψηλής αντοχής.

Οι συγκεκριμένες αιτίες του σπασίματος του μπουλονιού υψηλής- αντοχής περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες κατηγορίες:

1. Κάταγμα υπερφόρτωσης συναρμολόγησης

Ο πυρήνας των κοχλιών στερέωσης-υψηλής αντοχής είναι να γίνει το μπουλόνι εφελκυσμένο σφίγγοντας το παξιμάδι για να δημιουργήσετε την καθορισμένη προφόρτιση (δύναμη ασφάλισης), αντί να "περιστρέφετε και πιέζετε το νήμα στο άκρο της ουράς του μπουλονιού". Η ροπή σύσφιξής του έχει σαφείς τυπικές παραμέτρους, που συνήθως ελέγχονται περίπου στο 75% της αντοχής διαρροής του υλικού του μπουλονιού-αυτή η ροπή μπορεί να κάνει το μπουλόνι να παράγει ελαφρά ελαστική παραμόρφωση και η αντίστροφη τάση που δημιουργείται από την παραμόρφωση είναι η προφόρτιση. Εάν η ροπή σύσφιξης υπερβεί το τυπικό εύρος, ο κοχλίας θα φέρει υπερβολικό φορτίο εφελκυσμού, προκαλώντας άμεσα θραύση υπερφόρτωσης.

Ο έλεγχος της ροπής σύσφιξης απαιτεί τρεις προϋποθέσεις: λογικό-σχεδιασμό της διαδικασίας εγκατάστασης στο χώρο, ακριβή εργαλεία εγκατάστασης (όπως δυναμόκλειδα, πολλαπλασιαστές ροπής) και χειριστές που έχουν λάβει επίσημη εκπαίδευση πριν ξεκινήσουν την υπηρεσία (πρέπει να είναι σε θέση να διαβάζουν με ακρίβεια και να ορίζουν τις παραμέτρους του εργαλείου). Πρέπει να σημειωθεί ότι τα δυναμόκλειδα διαφορετικών επιπέδων ακρίβειας έχουν διαφορετικές ανοχές, συνήθως ±4%10% (όχι 20%). Μόνο όταν συνθήκες όπως η παροχή ρεύματος και η πίεση του αέρα είναι σταθερές και το εργαλείο βρίσκεται εντός της περιόδου ισχύος βαθμονόμησης, η ανοχή δεν θα προκαλέσει κινδύνους θραύσης. Εάν η ανοχή υπερβαίνει το εύρος, είναι πιθανό να εμφανιστεί ακατάλληλη ροπή.

2. Κάταγμα που προκαλείται από διακυμάνσεις του συντελεστή τριβής

Όταν τομπουλόνι και παξιμάδιτα νήματα εμπλέκονται, ο συντελεστής τριβής θα επηρεάσει την πραγματική προφόρτιση-ακόμη και αν έχει ρυθμιστεί η ίδια ροπή, οι διακυμάνσεις του συντελεστή τριβής θα προκαλέσουν διασπορά προφόρτισης. Εάν ο συντελεστής τριβής δεν λαμβάνεται πλήρως υπόψη και βασίζονται μόνο οι παράμετροι ροπής, είναι πιθανό να προκύψει ανεπαρκής προφόρτιση ή υπερφόρτιση: όταν ο συντελεστής τριβής είναι πολύ μεγάλος, η προφόρτιση είναι πολύ μικρή κάτω από την ίδια ροπή (που μπορεί να οδηγήσει σε χαλάρωση). όταν ο συντελεστής τριβής είναι πολύ μικρός, η προφόρτιση είναι πολύ μεγάλη κάτω από την ίδια ροπή (που μπορεί να προκαλέσει θραύση).

Σε βιομηχανικά σενάρια, μια κοινή αιτία μειωμένου συντελεστή τριβής είναι η μη εξουσιοδοτημένη λίπανση: ορισμένα εργοστάσια εφαρμόζουν σκόνη ταλκ, συνηθισμένο λιπαντικό κ.λπ. στα σπειρώματα των μπουλονιών για εύκολη συναρμολόγηση. Αν και αυτό μπορεί να μειώσει την τριβή και να διευκολύνει το βίδωμα, θα μειώσει σημαντικά τον συντελεστή τριβής, με αποτέλεσμα η προφόρτιση να υπερβαίνει κατά πολύ το τυπικό υπό την ίδια ροπή και τελικά να οδηγήσει σε θραύση. Η σωστή προσέγγιση είναι η χρήση εξειδικευμένων αντικολλητικών ενώσεων (που πρέπει να ταιριάζουν με το υλικό του μπουλονιού) αντί για τυχαία λιπαντικά μέσα.

3. Κάταγμα κόπωσης

Το κάταγμα κόπωσης είναι ο πιο κρυφός τρόπος αστοχίας των-μπουλονιών υψηλής αντοχής-δεν υπάρχουν εμφανή σημάδια πριν από το κάταγμα και μπορεί να συμβεί ξαφνικά κατά τη διάρκεια στατικών ή εργασιακών συνθηκών. Επιπλέον, η θέση του κατάγματος συγκεντρώνεται ως επί το πλείστον σε περιοχές συγκέντρωσης τάσης όπως το μεταβατικό φιλέτο μεταξύ της κεφαλής και του στελέχους και η ρίζα του νήματος.

Η βασική αιτία αυτού του τύπου θραύσης είναι η "χρήση πέρα ​​από το όριο κόπωσης": αν και τα μπουλόνια υψηλής αντοχής-έχουν υψηλή προστιθέμενη αξία, ορισμένες επιχειρήσεις θα τα επαναχρησιμοποιήσουν επ' αόριστον για εξοικονόμηση κόστους. Όταν ο αριθμός των χρήσεων ή το εναλλασσόμενο φορτίο υπερβαίνει το όριο κόπωσης, θα σχηματιστούν σταδιακά μικρορωγμές στο εσωτερικό του μπουλονιού, οδηγώντας τελικά σε θραύση λόγω κόπωσης. Ως εκ τούτου, είναι πολύ απαραίτητο να διενεργούνται εκτενείς τακτικοί έλεγχοι των μπουλονιών υψηλής- αντοχής (όπως επιθεώρηση μαγνητικών σωματιδίων, δοκιμή υπερήχων), που δεν είναι "σπάνια απαραίτητο".

4. Κάταγμα λόγω ανεπαρκούς σύσφιξης

Φαίνεται ότι τα μπουλόνια που "δεν είναι πλήρως σφιγμένα" δεν θα αντέχουν πίεση, αλλά στην πραγματικότητα, μπορεί να προκληθούν σπασίματα από το διάκενο που δημιουργείται από τη χαλάρωση. Για παράδειγμα: όταν δύο σωλήνες γεώτρησης συνδέονται με μπουλόνια υψηλής- αντοχής για διάτρηση προς τα κάτω στο έδαφος, εάν τα μπουλόνια δεν είναι πλήρως σφιγμένα, θα υπάρχει μεγάλο διάκενο. Όταν η υψηλή ροπή της διάτρησης μεταδίδεται μέσω των σωλήνων γεώτρησης, το διάκενο θα αναγκάσει τα μπουλόνια να φέρουν πρόσθετη δύναμη διάτμησης και εναλλασσόμενη δύναμη κρούσης-αυτές οι δυνάμεις υπερβαίνουν κατά πολύ το σχεδιασμένο εύρος εδράνων του μπουλόνια, οδηγώντας τελικά σε κάταγμα. Ουσιαστικά, ένα ανεπαρκώς σφιγμένο μπουλόνι θα αλλάξει από "μέλος εφελκυσμού" σε "μέλος διάτμησης και κρούσης", αποτυγχάνοντας επειδή υπερβαίνει τον τύπο ρουλεμάν-του φορτίου.

5. Κάταγμα που προκαλείται από ζητήματα ποιότητας

Τα υποτυπώδη υλικά ή οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας είναι επίκτητα προβλήματα ποιότητας και άμεσες αιτίες θραύσης:

Υποβαθμισμένα υλικά: Χρήση ποιοτήτων χάλυβα που δεν πληρούν τις απαιτήσεις (όπως αντικατάσταση κραματοποιημένου δομικού χάλυβα με συνηθισμένο ανθρακούχο χάλυβα) ή τα υλικά έχουν εγγενή ελαττώματα όπως ακαθαρσίες και ρωγμές.

Υποτυπώδεις διεργασίες θερμικής επεξεργασίας: Οι αποκλίσεις σε παραμέτρους όπως η θερμοκρασία σβέσης και ο χρόνος σκλήρυνσης θα έχουν ως αποτέλεσμα ακατάλληλες μηχανικές ιδιότητες των μπουλονιών (όπως υψηλή σκληρότητα αλλά εξαιρετικά κακή σκληρότητα).

Τέτοια προβλήματα μπορούν να επιλυθούν πλήρως με τον αυστηρό έλεγχο της προμήθειας υλικών (επαλήθευση πιστοποιητικών υλικών), των διαδικασιών παραγωγής (παρακολούθηση των διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας) και των εργοστασιακών επιθεωρήσεων (δοκιμές μηχανικών ιδιοτήτων).