Analys av trötthetsfraktur i bultade leder

I bultade anslutningar finns det en typ av misslyckande som kallas trötthetsfraktur. Detta fraktur förekommer vanligtvis i vibrerande installationsmiljöer och tillhör plötsliga fellägen som vätebrittlement. Eftersom den nuvarande tekniken inte kan förutsäga trötthetsfrakturer i förväg, måste förebyggande starta från de första design- och tillverkningsstegen.

 

Alla bultar har begränsade serviceliv. Även ombultarär återanvändbara komponenter, de kan inte användas på obestämd tid. När bultar utsätts för långvarig överbelastning i vissa miljöer ökar sannolikheten för trötthetsfraktur avsevärt. Sådana misslyckanden kan orsaka allvarliga skador på produktionsutrustning och till och med leda till säkerhetsincidenter.

1. Formationsmekanism för trötthetsfraktur

 

Den allmänt accepterade förklaringen till Bolt -trötthetsfraktur är:

 

Materiell missanpassning mellanbultoch parningskomponenter

Geometriska variationer i installerade rörliga delar

Stresskoncentration från överdriven förbestånd

Cyklisk belastning Överskridande materiella uthållighetsgränser

 

Frakturprocessen involverar:

 

Mikro-crack-initiering vid stresskoncentrationspunkter

Progressiv sprickförökning under cyklisk belastning

Plötsligt katastrofalt misslyckande vid kritisk sprickstorlek

2. Viktiga påverkande faktorer

2.1 Mekaniska faktorer

 

Spänningskoncentration vid trådarötter och head -filéer

Storlek och frekvens av cyklisk belastning

Förspänningskraft som överstiger designgränserna

2.2 Miljöfaktorer

 

Extremtemperaturvariationer (-40 examen till 400 grader)

Frätande atmosfärer (saltspray, sura miljöer)

Vibration amplitudes >0. 5mm

2.3 Materialfaktorer

 

Otillräcklig styrk-toughnessbalans

Felaktig värmebehandling (t.ex. överhäftande)

Ytfel från tillverkningsprocesser

3. Förebyggande och mildringsstrategier

3.1 Designoptimering

 

Radius trådrötter (min. 0. 1mm)

Avsnitt filéradie större än eller lika med 1,5 mm

Använd partiell-trådbultar(Otrött skaft)

3.2 Processförbättringar

 

Tråd rullande eftervärmning

Sköt peening för återstående tryckspänning

Elektroplätering med vätebretthjälp

3.3 Operativa metoder

 

Vridmomentkontroll inom ± 10% tolerans

Regelbunden ultraljudstestning (var 5: e, 000 cykler)

Ersättning efter 70% förutspådde trötthetslivslängden

4. Testning och utvärderingsmetoder

4.1 Materialtestning

 

Draghållfasthetstest (ASTM A370)

Trötthetslivstestning (roterande böjningsmetod)

Fraktur Toughness Measurement (J-Integral Method)

4.2 Miljonsimulering

 

Termisk cykling (-50 examen till 200 grad)

Saltsprayprovning (ASTM B117)

Testning av vibrationströtthet (resonansmetod)