W przeszłości uważano, że zmęczenie metalu jest w pewnym stopniu spowodowane zmianami właściwości metalurgicznych materiałów. W jakiś sposób metale zawodzą przedwcześnie przy zmiennym obciążeniu.
Jest to dobrze znany problem i przyczyna wielu awarii produktów, w tym niektórych awarii pociągających za sobą utratę życia.
Obecnie, po podsumowaniu branży elementów złącznych w ostatnich latach, zmęczenie jest powodowane przez jedno lub więcej pęknięć przechodzących przez materiał.
Zmęczenie wykazuje postępujące pękanie
Pęknięcia mogą zaczynać się od niektórych istniejących defektów, takich jak wtrącenia w metalu lub w punktach wysokiego naprężenia, takich jak nacięcia i rosnąć powoli z każdym obciążeniem.
Wykrycie pęknięć może wymagać milionów powtarzających się obciążeń (zwanych cyklami naprężeń).
Wraz ze wzrostem długości pęknięcia pozostały materiał jest coraz bardziej naprężany, ponieważ obszar do utrzymania obciążenia jest coraz mniejszy. Kiedy pęknięcie faktycznie osiągnie krytyczną długość, zawsze przechodzi przez materiał, prowadząc do całkowitego zniszczenia.
Zanim pęknięcie zmęczeniowe przejdzie przez śrubę, potrzeba lat
Termin „uszkodzenie zmęczeniowe” jest często używany do opisania uszkodzenia części spowodowanego długotrwałym obciążeniem. Uszkodzenie zmęczeniowe jest równoważne długości pęknięcia.
W niektórych krytycznych zastosowaniach wymagane jest użycie barwników penetrujących lub nawet regularne sprawdzanie pęknięć śrub za pomocą promieni rentgenowskich, aby upewnić się, że nie ma wykrywalnych pęknięć. (Pęknięcia mogą występować w skali mikroskopowej, tj. poniżej progu wykrywalności techniki pomiarowej.)
Śruba jest typową częścią z wieloma karbami, a na jej wytrzymałość zmęczeniową ma oczywiście wpływ wiele czynników, takich jak struktura śruby, rozmiar, materiał i proces produkcyjny. W porównaniu z elementami karbowanymi z tego samego materiału ich wytrzymałość zmęczeniowa jest zwykle znacznie niższa.
Oprócz gwintu inne słabe części, które wpływają na wytrzymałość zmęczeniową śruby, to przejście między gwintem a prętem oraz zaokrąglenie przejścia między łbem śruby a prętem. Ze względu na nagłą zmianę przekroju, w tych częściach również występuje duża koncentracja naprężeń. Tutaj podajemy 10 czynników, które wpływają na właściwości zmęczeniowe śrub. Proszę spojrzeć na poniższy rysunek, aby znaleźć odpowiednie lokalizacje śrub.
Czynniki wpływające na wytrzymałość śruby na zmęczenie
01. Jakość powierzchni gwintu
Chropowatość powierzchni gwintu ma duży wpływ na trwałość zmęczeniową śruby. Na przykład, gdy chropowatość 40CrNiMo stalowych śrub z gwintami M6-1.0 spada z 0.08~0 0,16 do 0,63~1,35, wytrzymałość zmęczeniowa zmniejsza się o 33 procent; Kiedy chropowatość powierzchni śrub z gwintem M12-1.5 zmniejsza się z 0.08~0,16 do 0,16~0,32, wytrzymałość zmęczeniowa zmniejsza się o 21 procent.
02. Wpływ procesu walcowania gwintów
Gwint toczny wytworzy warstwę wzmacniającą odkształcenia i wysokie naprężenia szczątkowe ściskające, co odgrywa ogromną rolę w zapobieganiu inicjacji i wczesnemu rozwojowi pęknięć zmęczeniowych; Jednocześnie zmniejszy również chropowatość powierzchni doliny zęba, co sprzyja poprawie wytrzymałości zmęczeniowej śruby. Jeśli jednak nić zostanie zwinięta, a następnie poddana obróbce cieplnej, powyższe korzystne czynniki znikną. Dlatego, w celu poprawy wytrzymałości zmęczeniowej śrub, gwinty powinny być walcowane po obróbce cieplnej. Jednak w tym czasie istnieje inny problem, to znaczy twardość śrub, zwłaszcza śrub o dużej wytrzymałości, jest zwykle wysoka po obróbce cieplnej, co zmniejsza żywotność matrycy do walcowania drutu. Dodatkowo, jeśli jakość drutu nawojowego nie jest wystarczająco dobra, na powierzchni lub nasadzie gwintu występują mikropęknięcia lub podobne zjawisko łuszczenia zmęczeniowego styku, efekt poprawy wytrzymałości zmęczeniowej śruby nie jest oczywisty, a nawet zmęczenie wydajność zostanie zmniejszona.
03. Odległość między czołem nakrętki a gwintem
Test pokazuje, że im bliżej czoła nakrętki jest położenie początkowe gwintu, tym wcześniej śruba ulegnie uszkodzeniu. Dzieje się tak, ponieważ miejsce, w którym śruba zaczyna się gwintować, jest zwykle najtrudniejszym miejscem do walcowania i występuje większa koncentracja naprężeń. Pierwszy gwint pary śrub ma najbardziej skoncentrowane naprężenie, a jeśli pierwszy gwint znajduje się blisko pozycji wyjściowej, wytrzymałość zmęczeniowa zmniejszy się. Dlatego odległość większa niż 2 gwinty między pierwszym gwintem pary śrub a miejscem, w którym zaczyna się gwint, wyeliminuje to ukryte niebezpieczeństwo.
Wpływ kształtu doliny nitki i wielkości promienia.
04. Kształt i rozmiar nici nici
Przy naprężaniu śruby nastąpi koncentracja naprężeń w dolinie gwintu, a jej wartość w dużej mierze zależy od kształtu doliny. Zmień kształt doliny zęba. Na przykład im gładsza dolina zęba gwintu, tym mniejsza koncentracja naprężeń i wyższa wytrzymałość zmęczeniowa. Na ogół wytrzymałość zmęczeniowa gwintu doliny z płaskim dnem jest najniższa. Jeśli zamiast płaskiego dolnego kosza zęba stosuje się okrągły kosz zęba, można poprawić wytrzymałość zmęczeniową śrub. Wielkość śruby wpływa również na charakterystykę zmęczeniową. Im większa średnica, tym mniejsza wytrzymałość zmęczeniowa; Dotyczy to również gwintów śrub.
05. Pęknięcia na dole łba śruby
Pęknięcia zmęczeniowe zwykle zaczynają się na dole nici, ale także na dole główki. Pęknięcie, które zaczyna kiełkować na dnie łba śruby, jest zwykle spowodowane nieodpowiednim zaprojektowaniem średnicy łuku przejściowego łba śruby (koncentracja naprężeń spowodowana nieprawidłową średnicą łuku przejściowego) lub zamontowanie śruby na pochyłym uchwycie . Niewielki kąt między łbem śruby a oprawką (znany również jako czoło nakrętki), taki jak 2 stopnie, będzie miał nieprzewidywalny negatywny wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Zjawisko to często występowało w przeszłości, gdy podpierany obiekt jest elementem spawanym (po spawaniu konstrukcja spawana będzie zwykle odprężana i zmienia się kształt konstrukcji).
06. Rozkład naprężeń
Rozkład naprężeń na nakrętce jest nierównomierny, a duże obciążenie jest faktycznie przenoszone przez kilka pierwszych sprzączek. Dlatego w pierwszych dwóch gwintach nakrętki występuje duża liczba zmęczenia par śrub. Dlatego widzimy, że poprawa, która powoduje równomierne rozłożenie naprężeń w śrubach, zwiększy wytrzymałość zmęczeniową.
07. Wady metalurgiczne stali
Niektóre śruby nie zostaną wycięte po kuciu na zimno lub ciągnieniu na zimno, więc wady powierzchni surowców zawsze pozostaną na powierzchni gotowych części.
Poważna warstwa odwęglania na powierzchni śruby jest słabym obszarem. Podczas procesu walcowania po kuciu na zimno, ze względu na duże odkształcenie powierzchni stali, większość warstwy odwęglającej zostanie wciśnięta w górny obszar gwintu. Wytrzymałość i twardość tej odwęglonej warstwy są bardzo niskie, dzięki czemu bardzo łatwo ulega zużyciu i wyzwoleniu (gwint jest ścinany) i bardzo łatwo staje się źródłem pęknięć zmęczeniowych, powodujących wczesną awarię zmęczeniową.
08. Popraw rozkład naprężeń gwintu pary śrub
W celu poprawy rozkładu naprężeń między gwintami par śrub zwiększa się trwałość zmęczeniową; Z przeprowadzonych badań wynika, że można to również zrealizować poprzez zmianę kształtu nakrętki. Na powierzchni czołowej, gdzie nakrętka styka się z oprawką, wykonany jest rowek, co może zwiększyć trwałość zmęczeniową o 25%. To ulepszenie jest szczególnie odpowiednie dla śrub o dużych rozmiarach. Oczywiście istnieją inne sposoby na bardziej równomierne rozłożenie naprężeń w kombinacji śruba-nakrętka. Na przykład zmień materiał nakrętki na inny materiał, aby jego moduł sprężystości różnił się od modułu sprężystości śruby; Inny przykład: wykonywanie gwintów śrub i nakrętek w różnych skokach; Alternatywnie użyj spiczastych gwintów.
09. Dokręcić śrubę do projektowanej siły dokręcania wstępnego
W wielu przypadkach najskuteczniejszym sposobem poprawy trwałości zmęczeniowej pary śrub jest dokręcenie śruby do projektowanego napięcia wstępnego. Zwykle śruba dokręcona na miejscu przenosi tylko 5 procent (lub mniej) obciążenia dynamicznego. Dlatego mocowana na miejscu śruba ma dużą odporność na obciążenia zmęczeniowe. Dzieje się tak, ponieważ przemienne obciążenie śruby jest bardzo małe, więc przemienne naprężenie generowane w śrubie jest również bardzo małe, zwykle znacznie poniżej granicy, którą może wytrzymać śruba. W przypadku uszkodzenia zmęczeniowego dziewięć z dziesięciu powodów jest to, że napięcie wstępne śruby nie osiąga wartości projektowej, co naraża śrubę na naprężenia związane z momentem zginającym, prowadząc do wczesnego zniszczenia.
W przypadku Jinrui, niezależnie od tego, czy jesteś dostawcą/sprzedawcą/dostawcą elementów złącznych, możesz odwiedzić oficjalną stronę Jinrui, aby uzyskać więcej informacji:https://www.chinajinrui.net/
Część ekspozycji produktów Jinrui
Jiangsu Jinrui Metal Products Co., Ltd. jest bazą produkcyjną standardowych części Shanghai Jinrui. Fabryka zajmuje powierzchnię ponad 20 000 metrów kwadratowych, z kapitałem zakładowym 50 milionów juanów, całkowitą inwestycją ponad 100 milionów juanów i roczną produkcją ponad 20 000 ton. Jej produkty eksportowane są do ponad 40 krajów.
Od momentu powstania w 2001 roku, firma Jinrui rozwinęła się w nowy układ z Hai'an w Jiangsu jako bazą produkcyjną oraz Baoshan w Szanghaju i Nanyang w Henan jako centrami sprzedaży po ponad 20 latach nieustannych wysiłków.
Obecnie główne produkty Jinrui obejmują sześć następujących kategorii:
1. Główne produkty śrub obejmują metryczne i amerykańskie śruby z łbem okrągłym z owalną szyjką (zwane również śrubami typu fishtail), wewnętrzne i zewnętrzne śruby z łbem sześciokątnym, sześciokątne śruby kołnierzowe, śruby wózka, śruby piasty koła itp.
2. Produkty z kołkami: gwint z pełnym gwintem, kołki z podwójną główką itp
3. Produkty nakrętkowe: nakrętka sześciokątna, nakrętka kołnierzowa, nakrętka ciężka, nakrętka kwadratowa, nakrętka motylkowa itp
4. Produkty wkręcane: wkręty samogwintujące, wkręty samogwintujące, wkręty do drewna, różne wkręty maszynowe itp
5. Produkty do podkładek: podkładka płaska, podkładka sprężysta, podkładka kwadratowa, podkładka zabezpieczająca itp.
6. Niestandardowe produkty związane z łącznikami
Zakład ciągnienia drutu pod firmą Jinrui świadczy również usługi przetwarzania, takie jak ciągnienie precyzyjne, ciągnienie zgrubne i sferoidyzacja walcówki oraz dostarcza gotowe walcówki różnych znanych krajowych hut.
Trzymając się filozofii biznesowej „pionierskiej i innowacyjnej, dążącej do doskonałości”, Jinrui sukcesywnie wprowadzał wiele typów kombajnów do kucia i formowania, walcarek do gwintów, nakrętek, kuźni na gorąco i walcarek, tokarek, dużych kombajnów na gorąco oraz ich testowania pomocniczego sprzęt, taki jak defektoskopy magnetyczne, analizatory metalograficzne, maszyny do badania mgły solnej, spektrometry z bezpośrednim odczytem i przesiewacze optyczne, maszyny rozciągające, twardościomierze Vickersa, twardościomierze Rockwella itp. oraz utworzył niezależne działy badawczo-rozwojowe, może produkować wszelkiego rodzaju wysokiej jakości elementy złączne, takie jak międzynarodowe standardy GB, DIN, ANSI, JIS i ISO. Produkty są szeroko stosowane w przemyśle naftowym, chemicznym, kotłach, energetyce wiatrowej, poręczach autostradowych, prowadnicach windy, produkcji maszyn, budowach, częściach samochodowych, sprzęcie medycznym i innych dziedzinach.
Jinrui rozwija się prężnie od momentu powstania. Integruje zalety każdej firmy, starannie projektuje i rygorystycznie dobiera materiały, aby produkty były trwalsze i cieszy się dużym uznaniem większości użytkowników. Jinrui zdobył międzynarodowy certyfikat systemu jakości ISO9001: 2000 w 2001 r., licencję na produkcję sprzętu specjalnego w 2010 r. oraz certyfikację samochodowego systemu zarządzania jakością TS16949 w 2012 r. Chińskie Towarzystwo Ubezpieczeń Ludowych gwarantuje „Global Product Liability Insurance” dla swoich produktów, zapewnienie, że każda śruba może być używana z pewnością, determinacją i spokojem!
Niezależnie od tego, czy teraz, czy w przyszłości, Jinrui zawsze będzie przestrzegać podstawowej koncepcji usług „najpierw jakość, nauka i technologia w celu ożywienia przedsiębiorstw, najpierw użytkowników i troskliwa obsługa”, szczerze zapewniając wysokiej jakości usługi i produkty wysokiej jakości, a Jinrui stanie się również Twoim najbardziej lojalnym długoterminowym partnerem.
