Hur man förhindrar trötthet i skruvförband

I bultförband uppstår ofta en typ av fel som kallas utmattningsbrott. Utmattningsfraktur sker oftast under vibrerande förhållanden. Liksom väteförsprödning är det ett plötsligt misslyckande, och nuvarande teknik kan inte förutsäga i förväg när en bult kommer att spricka på grund av utmattning. Därför måste vi vidta förebyggande åtgärder från första början.

Varje bult har en livslängd. Även om bultar är återanvändbara, är de inte avsedda för obegränsade användningscykler. När bultar ständigt utsätts för tunga eller växlande belastningar i vissa miljöer ökar sannolikheten för utmattningsbrott avsevärt. Sådana brott kan orsaka allvarliga skador på produktionsutrustning och till och med leda till säkerhetsolyckor.

Varför uppstår utmattningsbrott i bultar? Den allmänt accepterade förklaringen i branschen är: på grund av skillnader mellan tjänstemiljön bultoch basmaterialet för de anslutna delarna, såväl som variationer i form och storlek på rörliga komponenter, kan överdriven förspänning av bulten resultera i ojämn lokal spänningsfördelning. Under kontinuerliga alternerande belastningar, och med otillräcklig materialduktilitet, bildas mikrosprickor gradvis inuti bulten. När dessa osynliga sprickor når en kritisk punkt går bulten plötsligt av. För blotta ögat verkar det vara en omedelbar paus, men i verkligheten utvecklas den långsamt med tiden. Processen är som följer: spänningskoncentrationspunkter skapas under installationen, bultens basmaterial rivs gradvis sönder, små sprickor uppstår efter en tid och plötslig fraktur uppstår när det kritiska tillståndet nås.

Detta är en anledning till att draghållfasthetstest krävs innan bultar tas i bruk. Även om ett dragprov inte tar lång tid, tillåter det en grundläggande utvärdering av bulten baserat på brottplatsen och brottkraften. Om brytmomentet är för lågt under testning, rekommenderas inte denna sats av bultar för användning. En annan viktig faktor är temperaturförändringar i miljön. Om driftstemperaturen är för hög eller låg, eller fluktuerar kraftigt, kommer bultens livslängd att förkortas kraftigt. I kombination med luftens frätande effekt blir risken för utmattningsbrott mycket hög.

Dessa felfaktorer orsakas huvudsakligen av otillräcklig anpassningsförmåga hos materialet till miljön. Vi kan på lämpligt sätt förbättra produktionsprocesserna för att minska risken för utmattningsbrott. Om förhållandena tillåter kan bultar värme-behandlas före gängvalsning (standardprocessen är gängvalsning först, sedan värmebehandling). Alternativthelgängade bultarkan ersättas med delvis gängade, eftersom den släta skaftsektionen har mycket högre utmattningsmotstånd än den gängade sektionen.