Aký je vplyv tepelného spracovania na zlepšenie únavovej pevnosti skrutiek?

Únavová silaskrutkybol vždy problémom. Údaje ukazujú, že väčšina porúch skrutiek je spôsobená poškodením únavou a takmer žiadne známky poškodenia únavou, takže keď dôjde k poškodeniu únavou, môže ľahko dôjsť k veľkým nehodám. Tepelné spracovanie môže optimalizovať výkon spojovacích materiálov a zlepšiť ich únavovú pevnosť. Vzhľadom na stále vyššie požiadavky na použitie skrutiek s vysokou pevnosťou je ešte dôležitejšie zlepšiť únavovú pevnosť materiálov skrutiek tepelným spracovaním.

Vplyv tepelného spracovania na zlepšenie únavovej pevnosti skrutiek.

Iniciácia únavových trhlín v materiáloch.

Miesto, kde vznikajú únavové trhliny, sa nazýva zdroj únavy. Zdroj únavy je veľmi citlivý na mikroštruktúru svorníka a môže iniciovať únavové trhliny vo veľmi malom rozsahu, vo všeobecnosti v rozmedzí 3 až 5 veľkostí zŕn. Problém kvality povrchu skrutky je hlavným zdrojom únavy a väčšina únavy začína na povrchu alebo podpovrchu skrutky. Veľký počet dislokácií a niektoré zliatinové prvky alebo nečistoty v kryštále materiálu skrutky, ako aj rozdiely v pevnosti na hranici zŕn, to všetko sú faktory, ktoré môžu viesť k iniciácii únavových trhlín. Štúdie ukázali, že únavové trhliny sa môžu vyskytnúť na nasledujúcich miestach: hranice zŕn, povrchové inklúzie alebo častice druhej fázy a dutiny. Všetky tieto miesta súvisia so zložitou a premenlivou mikroštruktúrou materiálu. Ak je možné zlepšiť mikroštruktúru po tepelnom spracovaní, možno do určitej miery zlepšiť únavovú pevnosť materiálu skrutky.

Vplyv oduhličenia na únavovú pevnosť.

Dekarbonizácia na povrchu skrutky zníži povrchovú tvrdosť a odolnosť skrutky proti opotrebovaniu po kalení a výrazne zníži únavovú pevnosť skrutky. Norma GB/T3098.1 obsahuje test oduhličenia na výkon skrutiek a špecifikuje maximálnu hĺbku oduhličovacej vrstvy. Z veľkého množstva literatúry vyplýva, že v dôsledku nesprávneho tepelného spracovania dochádza k oduhličeniu povrchu skrutky a zníženiu kvality povrchu, čím sa znižuje jej únavová pevnosť. Pri analýze príčiny lomového zlyhania vysokopevnostného svorníka veternej turbíny 42CrMoA sa zistilo, že v mieste spojenia hlavy a tyče existovala dekarbonizačná vrstva. Fe3C môže reagovať s O2, H2O a H2 pri vysokých teplotách, čo vedie k zníženiu Fe3C vo vnútri materiálu skrutky, čím sa zvýši feritová fáza materiálu skrutky, zníži sa pevnosť materiálu skrutky a ľahko sa spôsobia mikrotrhliny. Riadenie teploty vykurovania počas procesu tepelného spracovania a používanie vykurovania s kontrolovanou atmosférou môže tento problém dobre vyriešiť.

Vplyv tepelného spracovania na únavovú pevnosť.

Pri analýze únavovej pevnostiskrutkysa zistilo, že zlepšenie statickej únosnosti skrutiek možno dosiahnuť zvýšením tvrdosti, zatiaľ čo zlepšenie únavovej pevnosti nemožno dosiahnuť zvýšením tvrdosti. Pretože vrubové napätie skrutiek spôsobí väčšiu koncentráciu napätia, zvýšenie tvrdosti vzoriek bez koncentrácie napätia môže zlepšiť ich únavovú pevnosť.

Tvrdosť je indikátorom tvrdosti kovových materiálov a je to schopnosť materiálov odolávať tlaku tvrdších predmetov. Tvrdosť tiež odráža pevnosť a plasticitu kovových materiálov. Koncentrácia napätia na povrchu skrutiek zníži jej povrchovú pevnosť. Pri striedavom dynamickom zaťažení budú v mieste koncentrácie vrubového napätia naďalej prebiehať procesy mikrodeformácie a zotavenia a napätie, ktorému je vystavené, je oveľa väčšie ako na mieste bez koncentrácie napätia, čo môže ľahko viesť k únavovým trhlinám. .

Spojovacie prvky zlepšujú svoju mikroštruktúru tepelným spracovaním a temperovaním a majú vynikajúce komplexné mechanické vlastnosti. Môžu zlepšiť únavovú pevnosť materiálov skrutiek, primerane kontrolovať veľkosť zŕn, aby sa zabezpečila rázová práca pri nízkych teplotách, a tiež získať vyššiu rázovú húževnatosť. Rozumné tepelné spracovanie môže zjemniť zrná a skrátiť vzdialenosť medzi hranicami zŕn, aby sa predišlo únavovým trhlinám. Ak je vo vnútri materiálu určité množstvo whiskerov alebo častíc druhej fázy, tieto pridané fázy môžu do určitej miery zabrániť skĺznutiu zadržaného klzného pásu, čím sa zabráni iniciácii a expanzii mikrotrhlín.

Záver

Únavové trhliny vznikajú vždy na najslabšom článku materiálu.Skrutkysú náchylné na praskliny v dôsledku povrchových alebo podpovrchových defektov. Zadržané klzné pásy, hranice zŕn, povrchové inklúzie alebo čiastočky druhej fázy a dutiny sú náchylné na vznik vo vnútri materiálu, pretože tieto miesta sú náchylné na koncentráciu napätia.

Tepelné spracovanie má veľký vplyv na únavovú pevnosť materiálov skrutiek. Počas procesu tepelného spracovania by mal byť proces tepelného spracovania špecificky určený podľa výkonu skrutky. Počiatočná únavová trhlina je spôsobená koncentráciou napätia spôsobenou mikroskopickými štrukturálnymi defektmi materiálu svorníka. Tepelné spracovanie je metóda na optimalizáciu štruktúry spojovacieho prvku, ktorá môže do určitej miery zlepšiť únavový výkon materiálu skrutiek a zvýšiť životnosť výrobku. Z dlhodobého hľadiska môže ušetriť zdroje a prispôsobiť sa stratégii trvalo udržateľného rozvoja