Kakšen je učinek toplotne obdelave na izboljšanje utrujenostne trdnosti vijakov?

Utrujalna trdnostvijakivedno skrb vzbujajoče. Podatki kažejo, da večino odpovedi vijakov povzroči poškodba zaradi utrujenosti in da skoraj ni znakov poškodbe zaradi utrujenosti, zato lahko zlahka pride do večjih nesreč, ko pride do poškodbe zaradi utrujenosti. Toplotna obdelava lahko optimizira delovanje pritrdilnih materialov in izboljša njihovo odpornost proti utrujenosti. Glede na vse večje zahteve glede uporabe visokotrdnih vijakov je še bolj pomembno izboljšati odpornost proti utrujenosti materialov vijakov s toplotno obdelavo.

Vpliv toplotne obdelave na izboljšanje utrujenostne trdnosti vijakov.

Začetek utrujenostnih razpok v materialih.

Mesto, kjer se začnejo utrujenostne razpoke, se imenuje izvor utrujenosti. Vir utrujenosti je zelo občutljiv na mikrostrukturo sornika in lahko sproži utrujenostne razpoke v zelo majhnem obsegu, na splošno v 3 do 5 velikostih zrn. Problem kakovosti površine vijaka je glavni vir utrujenosti in večina utrujenosti se začne na površini ali podpovršini vijaka. Veliko število dislokacij in nekaterih zlitinskih elementov ali nečistoč v kristalu materiala vijaka, kot tudi razlike v trdnosti meja zrn so vsi dejavniki, ki lahko povzročijo nastanek utrujenostnih razpok. Študije so pokazale, da so razpoke zaradi utrujenosti nagnjene k pojavu na naslednjih mestih: meje zrn, površinski vključki ali delci druge faze in praznine. Vse te lokacije so povezane s kompleksno in spremenljivo mikrostrukturo materiala. Če je po toplotni obdelavi mogoče izboljšati mikrostrukturo, se lahko do določene mere izboljša utrujenost materiala vijaka.

Vpliv razogljičenja na utrujenostno trdnost.

Razogljičenje na površini sornika bo zmanjšalo površinsko trdoto in odpornost proti obrabi sornika po kaljenju ter znatno zmanjšalo utrujenost sornika. Standard GB/T3098.1 vsebuje preskus razogljičenja za učinkovitost vijaka in določa največjo globino sloja razogljičenja. Velika količina literature kaže, da se zaradi nepravilne toplotne obdelave površina vijaka razogljiči in zmanjša kakovost površine, s čimer se zmanjša njena utrujenostna trdnost. Pri analizi vzroka zloma visokotrdnega vijaka vetrne turbine 42CrMoA je bilo ugotovljeno, da na stičišču glave in palice obstaja sloj za razogljičenje. Fe3C lahko reagira z O2, H2O in H2 pri visokih temperaturah, kar povzroči zmanjšanje Fe3C v materialu vijaka, s čimer se poveča feritna faza materiala vijaka, zmanjša trdnost materiala vijaka in zlahka povzroči mikrorazpoke. Nadzorovanje temperature ogrevanja med postopkom toplotne obdelave in uporaba nadzorovanega zaščitnega ogrevanja atmosfere lahko dobro reši ta problem.

Vpliv toplotne obdelave na utrujenostno trdnost.

Pri analizi utrujenostne trdnostivijaki, je bilo ugotovljeno, da je izboljšanje statične nosilnosti sornikov mogoče doseči s povečanjem trdote, medtem ko izboljšanja odpornosti proti utrujenosti ni mogoče doseči s povečanjem trdote. Ker bo zarezna napetost vijakov povzročila večjo koncentracijo napetosti, lahko povečanje trdote vzorcev brez koncentracije napetosti izboljša njihovo odpornost proti utrujenosti.

Trdota je pokazatelj trdote kovinskih materialov in je sposobnost materialov, da se uprejo pritisku trših predmetov od njega. Trdota odraža tudi trdnost in plastičnost kovinskih materialov. Koncentracija napetosti na površini vijakov bo zmanjšala njegovo površinsko trdnost. Ko je izpostavljen izmeničnim dinamičnim obremenitvam, se bodo procesi mikrodeformacije in okrevanja še naprej pojavljali na mestu koncentracije napetosti zareze, napetost, ki ji je izpostavljena, pa je veliko večja od tiste na mestu brez koncentracije napetosti, kar lahko zlahka privede do razpok zaradi utrujenosti. .

Pritrdilni elementi izboljšajo svojo mikrostrukturo s toplotno obdelavo in popuščanjem ter imajo odlične celovite mehanske lastnosti. Lahko izboljšajo trdnost materialov za vijake proti utrujenosti, razumno nadzorujejo velikost zrn, da zagotovijo nizkotemperaturno udarno delo in tudi dosežejo večjo udarno žilavost. Razumna toplotna obdelava lahko prečisti zrna in skrajša razdaljo med mejami zrn, da prepreči razpoke zaradi utrujenosti. Če je v materialu določena količina brčkov ali delcev druge faze, lahko te dodane faze do določene mere preprečijo zdrs traku zadržanega zdrsa in s tem preprečijo nastanek in širjenje mikrorazpok.

Zaključek

Utrudilne razpoke se vedno začnejo na najšibkejšem členu v materialu.vijakiso nagnjeni k razpokam zaradi površinskih ali podpovršinskih napak. Trakovi zadržanega zdrsa, meje zrn, površinski vključki ali delci druge faze in praznine so nagnjeni k pojavu znotraj materiala, ker so te lokacije nagnjene k koncentraciji napetosti.

Toplotna obdelava ima velik vpliv na utrujenost materialov vijakov. Med postopkom toplotne obdelave je treba postopek toplotne obdelave posebej določiti glede na zmogljivost vijaka. Začetno utrujenostno razpoko povzroči koncentracija napetosti, ki jo povzročijo mikroskopske strukturne napake materiala vijaka. Toplotna obdelava je metoda za optimizacijo strukture pritrdilnega elementa, ki lahko do določene mere izboljša odpornost proti utrujenosti materiala vijaka in podaljša življenjsko dobo izdelka. Dolgoročno lahko prihrani vire in se uskladi s strategijo trajnostnega razvoja