Elementy złączneto rodzaj części mechanicznych szeroko stosowanych do mocowania połączeń. Są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu, w tym w maszynach, sprzęcie, pojazdach, kolejnictwie i innych dziedzinach. Wszędzie można spotkać różnego rodzaju elementy złączne, co czyni je jedną z najpowszechniej stosowanych podstawowych części mechanicznych. Charakteryzują się dużą różnorodnością specyfikacji, różną wydajnością i zastosowaniem oraz bardzo wysokim stopniem standaryzacji, serializacji i generalizacji. Gdy elementy złączne zawiodą, spowodują poważne uderzenia. Dlatego konieczne jest wzmocnienie analizy przyczyn awarii elementów złącznych i znalezienie odpowiednich środków naprawczych. W połączeniu z odpowiednią wiedzą na temat elementów złącznych, szczegóły przedstawiają się następująco:
1. Pęknięcia powierzchniowe
Pęknięcia po hartowaniu powierzchniowym odnoszą się do pęknięć powstałych podczas procesu hartowania lub podczas przechowywania w temperaturze pokojowej po hartowaniu; to ostatnie nazywane jest również pęknięciami starzeniowymi. Podczas procesu hartowania, gdy naprężenie powstałe w wyniku hartowania jest większe niż wytrzymałość samego materiału i przekracza granicę odkształcenia plastycznego, powstają pęknięcia. Pęknięcia hartownicze pojawiają się zwykle wkrótce po rozpoczęciu przemiany martenzytycznej. Rozkład pęknięć nie ma ustalonego wzoru, ale zazwyczaj są one podatne na powstawanie w ostrych narożnikach i nagłych zmianach przekroju przedmiotu obrabianego. Pęknięcia hartownicze spowodowane nadmierną szybkością chłodzenia w strefie przemiany martenzytycznej mają przeważnie rozkład transgranulacyjny, z pęknięciami prostymi i bez małych pęknięć rozgałęzionych wokół nich.
Wszystkie pęknięcia hartownicze spowodowane zbyt wysoką temperaturą hartowania mają rozkład międzykrystaliczny, z ostrymi i cienkimi końcami pęknięć oraz charakterystyką przegrzania; w stali konstrukcyjnej można zaobserwować gruboziarnisty martenzyt igiełkowy, a w stali narzędziowej węgliki eutektyczne lub kątowe. W przypadku przedmiotów obrabianych ze stali wysoko-węglowej poddanych odwęgleniu powierzchniowemu po hartowaniu częściej powstają pęknięcia siatkowe. Dzieje się tak, ponieważ zwiększenie objętości odwęglonej warstwy powierzchniowej podczas hartowania i chłodzenia jest mniejsze niż w przypadku nie-odwęglonego rdzenia, a materiał powierzchniowy jest rozciągany i pękany w wyniku rozszerzania rdzenia, tworząc pęknięcia siatkowe. Obecność pęknięć hartowniczych powierzchni doprowadzi do nagłego pęknięcia śruby, a źródło pęknięcia takiego pęknięcia znajduje się na powierzchni.
2. Przekroczenie momentu obrotowego
Alarm momentu obrotowego jest powszechny w procesie montażu śrub, w którym do kontroli momentu obrotowego wykorzystuje się metodę kątową.
Rodzaje awarii i przyczyny nadmiernego momentu obrotowego elementu złącznego są następujące:
(1) Po montażu końcowy moment obrotowy części jest wyższy niż górna granica kontrolna lub niższy niż dolna granica kontrolna. Powodem jest zbyt duży zakres regulacji momentu montażowego danej części, co szczególnie objawia się zbyt małym ustawionym zakresem regulacji lub jego przesunięciem w górę lub w dół.
(2) Moment obrotowy osiąga górną granicę i pojawia się alarm przed-wstępnym dokręceniem pod ustawionym kątem. Powodem jest to, że współczynnik tarcia samej części przekracza górną granicę, współczynnik tarcia pasowania części przekracza górną granicę lub występuje kolizja pomiędzy częściami, co powoduje gwałtowny wzrost momentu obrotowego montażu.
(3) W normalnych warunkach instalacji pojawia się alarm dolnej granicy momentu obrotowego. Dzieje się tak dlatego, że współczynnik tarcia samej części przekracza dolną granicę lub współczynnik tarcia pasowania części przekracza dolną granicę, a moment dokręcania przy wkręcaniu części jest większy od momentu początkowego (czyli nadmiernego zużycia momentu dokręcania), co jest powszechne w procesie dokręcania nakrętek zabezpieczających.
3. Kruchość wodorowa
Elementy złączne są podatne na kruchość wodorową, która jest jedną z głównych przyczyn pękania elementów złącznych. Kruchość wodorowa to zjawisko polegające na przedostawaniu się atomów wodoru i dyfundowaniu do całej matrycy materiału. Kiedy atomy wodoru przedostają się do matrycy materiału, powodują zniekształcenie sieci matrycy materiału, niszczą pierwotny stan równowagi i sprawiają, że materiał jest podatny na pękanie pod wpływem sił zewnętrznych. Po przyłożeniu zewnętrznego obciążenia dośruba, atomy wodoru migrują do obszaru o dużej koncentracji naprężeń, generując duże naprężenia pomiędzy krawędziami granic kryształów, co prowadzi do międzykrystalicznego pęknięcia łącznika. Jeżeli łącznik zawiera wodór w stanie krytycznym przed montażem, zwykle pęka w ciągu 24 godzin; po przedostaniu się wodoru do elementu złącznego nie można przewidzieć czasu pękania.
4. Środki usprawniające
4.1 Środki zapobiegające pęknięciom hartowanym powierzchniowo:
(1) Rozsądnie wyregulować odstęp między wygaszaczem indukcyjnym a przedmiotem obrabianym, ściśle wybrać odpowiednie parametry zasilania o częstotliwości pośredniej i parametry procesu hartowania zgodnie z wymaganiami procesu, zapewnić równomierne obwodowe ogrzewanie produktu i zapobiec przekroczeniu przez lokalną temperaturę normalnej temperatury hartowania.
(2) Ulepsz konstrukcję cewki hartującej, zmień okrągły-przekrój poprzeczny na górnym i tylnym końcu cewki na prostokątną-przekrój poprzeczny, zmniejsz prędkość nagrzewania cewki indukcyjnej na końcu i ogonie oraz zapobiegnij zbyt szybkiemu nagrzewaniu się końca i ogona, przekraczając temperaturę kontroli procesu i powodując przegrzanie, powodując w ten sposób pęknięcia.
(3) Zmniejszyć liczbę przewodników magnetycznych cewki hartowniczej w strefie przejściowej na końcu hartowania i odpowiednio zmniejszyć dopływ ciepła w tym obszarze.
Zastosuj metodę hartowania poprzez „podgrzewanie-ogrzewanie-chłodzenie”, aby zapewnić jednolitą temperaturę ogrzewania produktu.
Odpowiednio wydłużyć opóźniony czas chłodzenia po nagrzewaniu ze średnią częstotliwością.
Wdróż proces-samohartowania. Ściśle kontrolować ciśnienie, natężenie przepływu, temperaturę i czas chłodzenia chłodziwa hartowniczego zgodnie z parametrami technicznymi procesu; po zatrzymaniu natryskiwania cieczy wykorzystaj ciepło resztkowe przedmiotu obrabianego do podniesienia temperatury hartowanej warstwy w celu-obróbki samoodpuszczającej, aby utrzymać wysoką twardość powierzchni i dobrą odporność na zużycie, ustabilizować hartowaną strukturę w czasie i zmniejszyć szczytowe naprężenie rozciągające.
4.2 Środki udoskonalające kontrolę momentu obrotowego
Zastosuj metodę kontroli kąta- momentu obrotowego: najpierw dokręć śrubę z małym momentem obrotowym (zwykle 40% ~ 60% momentu dokręcania, ustalonego po weryfikacji procesu), następnie zacznij od tego punktu momentu obrotowego i dokręć pod określonym kątem. Metoda ta opiera się na pewnym kącie, powodując wytworzenie przez śrubę pewnego wydłużenia osiowego i ściśnięcie części łączącej. Jego celem jest dokręcenie śruby do szczelnej powierzchni styku, pokonanie czynników nierównych, takich jak nierówności powierzchni, a później wymagana osiowa siła docisku generowana jest przez kąt. Po określeniu kąta można pominąć wpływ oporu tarcia na osiową siłę docisku, dzięki czemu jej dokładność jest większa niż w przypadku prostej metody kontroli momentu obrotowego. Kluczem do metody kontroli kąta-momentu obrotowego jest określenie punktu początkowego kąta; po ustaleniu punktu początkowego kąta można uzyskać wysoką dokładność dokręcania.
4.3 Środki zapobiegające kruchości wodorowej
(1) Standaryzuj proces galwanizacji i ściśle wdrażaj obróbkę odwodornienia. Wykorzystanie odwracalności wodoru w metalach do przeprowadzenia obróbki odwodornienia śrub galwanicznych jest ważną metodą zmniejszania lub eliminowania kruchości wodorowej. Podczas leczenia umieść galwanizacjęstalowe śrubydo piekarnika w celu podgrzania, temperatura pieczenia wynosi około 200 stopni, a czas pieczenia jest dostosowywany do wytrzymałości stali,-im wyższa wytrzymałość, tym dłuższy czas pieczenia. Wodór w materiale śruby tworzy gazowy wodór i przelewa się w wysokiej temperaturze, osiągając w ten sposób cel odwodornienia.
(2) Zastosuj proces galwanizacji o niskiej-kruchości wodorowej. Galwanizacja o niskiej-kruchości wodorowej to proces opracowany w latach 60. i 70. XX wieku w celu badania kruchości wodorowej części samolotów, w tym powlekanie kadmem o niskiej-kruchości wodorowej, powlekanie kadmem-o niskiej-wodorze, cynkowanie o niskiej-wodorowej kruchości galwanizacja itp. Galwanizacja o niskiej-kruchości wodorowej wymaga odpuszczania odprężającego przed galwanizacją, a trawienie silnym kwasem nie jest dozwolone; należy zastosować piaskowanie w celu usunięcia kamienia tlenkowego i zanieczyszczeń powierzchniowych lub zastosować próżniową obróbkę cieplną, aby uniknąć tworzenia się kamienia tlenkowego. Podczas procesu galwanizacji należy z jednej strony dostosować recepturę roztworu galwanicznego, a z drugiej strony zmniejszyć adsorpcję cząstek wodoru poprzez zmniejszenie napięcia i ścisłą kontrolę gęstości prądu. W dalszym procesie nadal należy ściśle przestrzegać odwodornienia wypiekowego, a czas odwodornienia wynosi nie mniej niż 18 godzin.
