Orsaker och förbättringsåtgärder för ytsläckningssprickor, vridmomentövergräns och väteförsprödning i fästelement

Fästelement är en typ av mekaniska delar som ofta används för att fästa anslutningar. De används i stor utsträckning inom olika industrier, inklusive maskiner, utrustning, fordon, järnvägar och andra områden. Olika typer av fästelement kan ses överallt, vilket gör dem till en av de mest använda grundläggande mekaniska delarna. De kännetecknas av en mängd olika specifikationer, olika prestanda och användningsområden, och en mycket hög grad av standardisering, serialisering och generalisering. När fästelementen går sönder kommer de att orsaka allvarliga stötar. Därför är det nödvändigt att stärka analysen av orsakerna till fel på fästelementen och hitta motsvarande förbättringsåtgärder. I kombination med relevant kunskap om fästelement delas detaljerna enligt följande:

1. Ytsläckande sprickor

Ytsläckningssprickor avser sprickor som genereras under härdningsprocessen eller under lagring i rumstemperatur efter härdning; det senare kallas även åldringssprickor. Under härdningsprocessen, när spänningen som genereras av härdning är större än hållfastheten hos själva materialet och överskrider gränsen för plastisk deformation, kommer sprickor att genereras. Släckande sprickor uppstår vanligtvis kort efter starten av martensitisk transformation. Fördelningen av sprickor har inget fast mönster, men de är i allmänhet benägna att bildas vid de skarpa hörnen och plötsliga sektionsförändringar av arbetsstycket. Släckningssprickor orsakade av överdriven kylningshastighet i den martensitiska omvandlingszonen är mestadels transgranulärt fördelade, med raka sprickor och inga små grensprickor runt dem.

Släckningssprickor orsakade av för hög släckningstemperatur är alla intergranulärt fördelade, med skarpa och tunna sprickändar och överhettningsegenskaper; grov nålformig martensit kan observeras i konstruktionsstål, och eutektiska eller kantiga karbider kan observeras i verktygsstål. Arbetsstycken av kolstål med ytavkolning är mer benägna att bilda retikulära sprickor efter härdning. Detta beror på att volymexpansionen av det avkolade ytskiktet under härdning och kylning är mindre än den för den icke-avkolade kärnan, och ytmaterialet dras och spricker genom expansionen av kärnan för att bilda retikulära sprickor. Närvaron av ytsläckande sprickor kommer att leda till plötslig brott på bulten, och brottkällan för en sådan fraktur är belägen på ytan.

2. Vridmoment övergräns

Momentlarm är vanligt i bultmonteringsprocessen med vinkelmetoden för att kontrollera vridmomentet.

Fellägena och orsakerna till övergräns för fästelementets vridmoment är följande:

(1) Efter montering är delens slutliga vridmoment högre än den övre kontrollgränsen eller lägre än den nedre kontrollgränsen. Anledningen är att detaljens monteringsvridmomentregleringsområde är orimligt, vilket specifikt visar sig i att det inställda reglerområdet är för litet eller att reglerområdet skiftar uppåt eller nedåt.

(2) Vridmomentet når den övre gränsen och larmar innan föråtdragning till den förinställda vinkeln. Anledningen är att själva delens friktionskoefficient överstiger den övre gränsen, friktionskoefficienten för delpassningen överstiger den övre gränsen, eller att det finns interferens mellan delarna, vilket resulterar i en kraftig ökning av monteringsmomentet.

(3) Under normala installationsförhållanden uppstår ett larm för nedre vridmomentgräns. Anledningen är att själva delens friktionskoefficient överstiger den nedre gränsen eller att delpassningens friktionskoefficient överstiger den nedre gränsen, och monteringsmomentet när delen skruvas in är större än det initiala vridmomentet (det vill säga överdriven förbrukning av skruvmoment), vilket är vanligt vid åtdragning av låsmuttrar.

3. Väteförsprödning

Fästelement är benägna att bli väteförspröda, vilket är en av huvudorsakerna till att fästelementen spricker. Väteförsprödning är ett fenomen där väteatomer kommer in och diffunderar in i hela materialmatrisen. När väteatomer kommer in i materialmatrisen orsakar de gitterförvrängning av materialmatrisen, förstör det ursprungliga jämviktstillståndet och gör materialet benäget att spricka när det utsätts för yttre krafter. När en extern belastning appliceras påskruvaväteatomer migrerar till området med hög spänningskoncentration, vilket genererar stor spänning mellan kanterna på kristallgränserna, vilket leder till intergranulär fraktur av fästelementet. Om fästelementet innehåller väte i ett kritiskt tillstånd före installation, kommer det vanligtvis att spricka inom 24 timmar; när väte väl kommer in i fästelementet kan brotttiden inte förutsägas.

4. Förbättringsåtgärder

4.1 Åtgärder för att förhindra ytsläckande sprickor:

(1) Rimligen justera gapet mellan induktionssläckaren och arbetsstycket, välj strikt lämpliga parametrar för mellanfrekvens strömförsörjning och härdningsprocessparametrar i enlighet med processkraven, säkerställ enhetlig periferisk uppvärmning av produkten och förhindra lokal temperatur från att överstiga den normala härdningstemperaturen.

(2) Förbättra strukturen på släckspolen, ändra den cirkulära tvärsnittsstrukturen vid den övre änden och bakänden av induktorn till en rektangulär tvärsnittsstruktur, minska uppvärmningshastigheten för induktorn vid änden och bakdelen och förhindra att änden och svansen värms upp för snabbt, överskrider processkontrolltemperaturen och därigenom orsakar överhettningshastigheten för induktorn.

(3) Minska antalet magnetiska ledare för släckspolen i övergångszonen vid slutet av släckningen, och reducera på lämpligt sätt värmetillförseln i detta område.

Använd härdningsmetoden "förvärmning-värmning-kylning" för att säkerställa enhetlig uppvärmningstemperatur för produkten.

Förläng den fördröjda kylningstiden på lämpligt sätt efter mellanfrekvensuppvärmning.

Genomför självhärdningsprocessen. Strikt kontrollera trycket, flödet, temperaturen och kylningstiden för kylvätskan i enlighet med processtekniska parametrar; efter att ha stoppat vätskesprutningen, använd restvärmen från arbetsstycket för att höja temperaturen på det härdade skiktet för självhärdande behandling, för att bibehålla hög ythårdhet och god slitstyrka, stabilisera den härdade strukturen i tid och minska toppdragspänningen.

4.2 Förbättringsåtgärder för momentkontroll

Använd metoden för kontroll av vridmomentvinkel: skruva först bulten till ett litet vridmoment (vanligtvis 40%~60% av åtdragningsmomentet, bestämt efter processverifiering), börja sedan från denna vridmomentpunkt och skruva till den specificerade vinkeln. Denna metod är baserad på en viss vinkel, vilket gör att bulten ger en viss axiell förlängning och kopplingsdelen komprimeras. Dess syfte är att skruva fast bulten på den täta kontaktytan, övervinna ojämna faktorer som ytojämnheter, och den efterföljande erforderliga axiella klämkraften genereras av vinkeln. Efter att ha bestämt vinkeln kan påverkan av friktionsmotståndet på den axiella klämkraften ignoreras, så dess noggrannhet är högre än den för den enkla vridmomentkontrollmetoden. Nyckeln för vridmomentvinkelkontrollmetoden är att bestämma startpunkten för vinkeln; när utgångspunkten för vinkeln har bestämts kan hög åtdragningsnoggrannhet erhållas.

4.3 Åtgärder för att förhindra väteförsprödning

(1) Standardisera galvaniseringsprocessen och strikt implementera dehydreringsbehandling. Att använda reversibiliteten av väte i metaller för att utföra dehydreringsbehandling på elektropläterade bultar är en viktig metod för att minska eller eliminera väteförsprödning. Under behandlingen, sätt den elektropläteradestålbultarin i en ugn för uppvärmning, bakningstemperaturen är ca 200 grader, och gräddningstiden anpassas efter stålets styrka - ju högre hållfasthet, desto längre gräddningstid. Väte i bultmaterialet bildar vätgas och svämmar över vid hög temperatur, vilket uppnår syftet med dehydrering.

(2) Anta galvaniseringsprocessen med låg väteförsprödning. Elektroplätering med låg väteförsprödning är en process utvecklad på 1960- och 1970-talen för studier av väteförsprödning av flygplansdelar, inklusive lågväteförsprödning kadmiumplätering, lågväteförsprödning kadmium-titanplätering, lågväteförsprödning zinkplätering, etc. och stark syrabetning är inte tillåten; sandblästring bör användas för att avlägsna oxidbeläggningar och ytföroreningar, eller så bör vakuumvärmebehandling användas för att undvika oxidbeläggning. Under elektropläteringsprocessen, å ena sidan, justera pläteringslösningens formel, och å andra sidan minska adsorptionen av vätepartiklar genom att minska spänningen och strikt kontrollera strömtätheten. Den efterföljande processen behöver fortfarande strikt genomföra bakningsdehydrering, och dehydreringstiden är inte mindre än 18 timmar.