Cauze și măsuri de îmbunătățire ale fisurilor de stingere a suprafeței, supralimita de cuplu și fragilizarea prin hidrogen în elemente de fixare

Elemente de fixare sunt un tip de piese mecanice utilizate pe scară largă pentru fixarea conexiunilor. Acestea sunt aplicate pe scară largă în diverse industrii, inclusiv mașini, echipamente, vehicule, căi ferate și alte domenii. Diferite tipuri de elemente de fixare pot fi văzute peste tot, ceea ce le face una dintre cele mai utilizate piese mecanice de bază. Se caracterizează printr-o mare varietate de specificații, performanțe și utilizări diferite și un grad foarte ridicat de standardizare, serializare și generalizare. Odată ce elementele de fixare se defectează, acestea vor cauza impacturi grave. Prin urmare, este necesar să se consolideze analiza cauzelor defectării elementelor de fixare și să se găsească măsuri de îmbunătățire corespunzătoare. În combinație cu cunoștințele relevante despre elemente de fixare, detaliile sunt împărtășite după cum urmează:

1. Crăpături de stingere a suprafeței

Fisurile de călire la suprafață se referă la fisurile generate în timpul procesului de călire sau în timpul depozitării la temperatura camerei după călire; acesta din urmă se mai numește și fisuri de îmbătrânire. În timpul procesului de călire, când solicitarea generată de călire este mai mare decât rezistența materialului în sine și depășește limita de deformare plastică, se vor genera fisuri. Fisurile de stingere apar de obicei la scurt timp după începerea transformării martensitice. Distribuția fisurilor nu are un model fix, dar acestea sunt, în general, predispuse să se formeze la colțurile ascuțite și la modificări bruște de secțiune ale piesei de prelucrat. Fisurile de stingere cauzate de viteza excesivă de răcire în zona de transformare martensitică sunt în mare parte distribuite transgranular, cu fisuri drepte și fără fisuri mici de ramificație în jurul lor.

Fisurile de călire cauzate de temperatura de încălzire de călire excesiv de ridicată sunt toate distribuite intergranular, cu capete de fisuri ascuțite și subțiri și caracteristici de supraîncălzire; Martensita aciculară grosieră poate fi observată în oțelul de structură, iar carburile eutectice sau unghiulare pot fi observate în oțelul pentru scule. Piesele de prelucrat din oțel cu conținut ridicat de carbon cu decarburare la suprafață sunt mai susceptibile de a forma fisuri reticulare după călire. Acest lucru se datorează faptului că expansiunea de volum a stratului decarburat de suprafață în timpul călirii și răcirii este mai mică decât cea a miezului nedecarburat, iar materialul de suprafață este tras și crăpat de expansiunea miezului pentru a forma fisuri reticulare. Prezența fisurilor de stingere a suprafeței va duce la o rupere bruscă a șurubului, iar sursa de fractură a unei astfel de fracturi este situată la suprafață.

2. Supralimită de cuplu

Alarma de cuplu este comună în procesul de asamblare a șuruburilor folosind metoda unghiului pentru a controla cuplul.

Modurile de defecțiune și cauzele depășirii cuplului de fixare sunt următoarele:

(1) După asamblare, cuplul final al piesei este mai mare decât limita superioară de control sau mai mic decât limita inferioară de control. Motivul este că domeniul de control al cuplului de asamblare al piesei este nerezonabil, ceea ce se manifestă în mod specific prin faptul că domeniul de control setat este prea mic sau domeniul de control se deplasează în sus sau în jos.

(2) Cuplul atinge limita superioară și se alarmează înainte de pre-strângere la unghiul prestabilit. Motivul este că coeficientul de frecare al piesei în sine depășește limita superioară, coeficientul de frecare al piesei de potrivire depășește limita superioară sau există interferențe între piese, ceea ce duce la o creștere bruscă a cuplului de asamblare.

(3) În condiții normale de instalare, apare o alarmă de limită inferioară a cuplului. Motivul este că coeficientul de frecare al piesei în sine depășește limita inferioară sau coeficientul de frecare al piesei de ajustare depășește limita inferioară, iar cuplul de montare atunci când piesa este înșurubată este mai mare decât cuplul inițial (adică consumul excesiv de cuplu de înșurubare), care este comun în procesul de strângere a piulițelor de blocare.

3. Fragilarea prin hidrogen

Elementele de fixare sunt predispuse la fragilizarea prin hidrogen, care este una dintre principalele cauze ale ruperii elementelor de fixare. Fragilarea hidrogenului este un fenomen în care atomii de hidrogen intră și difuzează în întreaga matrice a materialului. Când atomii de hidrogen intră în matricea materialului, ei provoacă distorsiunea rețelei a matricei materialului, distrug starea inițială de echilibru și fac materialul predispus la fisurare atunci când este supus forțelor externe. Când o sarcină externă este aplicată laşurub, atomii de hidrogen migrează în regiunea cu concentrație mare de stres, generând un stres mare între marginile limitelor cristalului, ducând la ruperea intergranulară a elementului de fixare. Dacă elementul de fixare conține hidrogen într-o stare critică înainte de instalare, de obicei se va rupe în 24 de ore; odată ce hidrogenul intră în dispozitivul de fixare, timpul de rupere nu poate fi prevăzut.

4. Măsuri de îmbunătățire

4.1 Măsuri pentru prevenirea fisurilor de stingere a suprafeței:

(1) Reglați în mod rezonabil distanța dintre stingerea prin inducție și piesa de prelucrat, selectați cu strictețe parametrii corespunzători de alimentare cu frecvență intermediară și parametrii procesului de stingere în conformitate cu cerințele procesului, asigurați încălzirea circumferențială uniformă a produsului și împiedicați temperatura locală să depășească temperatura normală de stingere.

(2) Îmbunătățiți structura inductorului de stingere, schimbați structura secțiunii transversale circulare la capătul superior și la capătul de coadă a inductorului într-o structură de secțiune transversală dreptunghiulară, reduceți viteza de încălzire a inductorului la capăt și coadă și preveniți încălzirea prea rapidă a capătului și coadă, depășind temperatura de control al procesului și provocând supraîncălzire, generând astfel fisuri.

(3) Reduceți numărul de conductori magnetici ai inductorului de stingere în zona de tranziție la sfârșitul stingerii și reduceți în mod corespunzător aportul de căldură în această zonă.

Adoptă metoda de stingere „preîncălzire-încălzire-răcire” pentru a asigura o temperatură uniformă de încălzire a produsului.

Extindeți în mod corespunzător timpul de răcire întârziat după încălzirea cu frecvență intermediară.

Implementați procesul de autocalare. Controlați cu strictețe presiunea, debitul, temperatura și timpul de răcire a lichidului de răcire de răcire în conformitate cu parametrii tehnici ai procesului; după oprirea pulverizării lichidului, utilizați căldura reziduală a piesei de prelucrat pentru a crește temperatura stratului întărit pentru tratamentul de auto-călire, astfel încât să mențineți duritatea ridicată a suprafeței și o bună rezistență la uzură, să stabilizați structura stinsă în timp și să reduceți stresul de tracțiune maxim.

4.2 Măsuri de îmbunătățire pentru controlul cuplului

Adopți metoda de control al unghiului cuplului: mai întâi înșurubați șurubul la un cuplu mic (de obicei 40% ~ 60% din cuplul de strângere, determinat după verificarea procesului), apoi începeți din acest punct de cuplu și înșurubați la unghiul specificat. Această metodă se bazează pe un anumit unghi, determinând șurubul să producă o anumită alungire axială și piesa de legătură să fie comprimată. Scopul său este de a înșuruba șurubul pe suprafața de contact strânsă, de a depăși factori neuniformi, cum ar fi denivelările suprafeței, iar forța de strângere axială necesară ulterioară este generată de unghi. După determinarea unghiului, influența rezistenței la frecare asupra forței axiale de strângere poate fi ignorată, astfel încât precizia sa este mai mare decât cea a metodei simple de control al cuplului. Cheia metodei de control al cuplului-unghiului este de a determina punctul de pornire al unghiului; odată ce punctul de pornire al unghiului este determinat, se poate obține o precizie ridicată de strângere.

4.3 Măsuri pentru prevenirea fragilizării hidrogenului

(1) Standardizați procesul de galvanizare și implementați strict tratamentul de dehidrogenare. Utilizarea reversibilității hidrogenului din metale pentru a efectua tratamentul de dehidrogenare pe șuruburile galvanizate este o metodă importantă pentru reducerea sau eliminarea fragilizării cu hidrogen. În timpul tratamentului, puneți placa galvanizatășuruburi din oțelîntr-un cuptor pentru încălzire, temperatura de coacere este de aproximativ 200 de grade, iar timpul de coacere este ajustat în funcție de rezistența oțelului - cu cât rezistența este mai mare, cu atât timpul de coacere este mai lung. Hidrogenul din materialul bolțului formează hidrogen gazos și se revarsă la temperatură ridicată, atingând astfel scopul dehidrogenării.

(2) Adoptați procesul de galvanizare cu fragilitate scăzută în hidrogen. Galvanizarea cu fragilitate scăzută a hidrogenului este un proces dezvoltat în anii 1960 și 1970 pentru studiul fragilizării cu hidrogen a pieselor de aeronave, inclusiv placarea cu cadmiu cu fragilitate scăzută cu hidrogen, placarea cu cadmiu-titan cu fragilitate scăzută cu hidrogen, placarea cu zinc cu fragilitate scăzută cu hidrogen, etc., etc. decaparea acidă nu este permisă; sablare ar trebui să fie folosită pentru a îndepărta depunerile de oxid și contaminanții de suprafață, sau tratamentul termic cu vid pentru a evita generarea de depuneri de oxid. În timpul procesului de galvanizare, pe de o parte, ajustați formula soluției de placare și, pe de altă parte, reduceți adsorbția particulelor de hidrogen prin reducerea tensiunii și controlul strict al densității curentului. Procesul ulterior trebuie să implementeze strict dehidrogenarea coacerii, iar timpul de dehidrogenare nu este mai mic de 18 ore.