Powody i środki ulepszenia w przypadku hartowania pęknięć, przekraczania wartości granicznych momentu obrotowego i kruchości wodorowej na powierzchni elementów złącznych

Elementy złączneto rodzaj części mechanicznych szeroko stosowanych do mocowania połączeń. Elementy złączne znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, m.in. w maszynach, urządzeniach, pojazdach, kolejnictwie itp. Są jednymi z najpowszechniej stosowanych podstawowych elementów mechanicznych. Charakteryzuje się szeroką gamą specyfikacji, różnorodną wydajnością i zastosowaniami oraz wysokim stopniem standaryzacji, serializacji i uogólnienia. Jeśli element złączny ulegnie awarii, może to mieć poważne konsekwencje. Dlatego konieczne jest wzmocnienie analizy przyczyn awarii elementów złącznych i znalezienie odpowiednich środków naprawczych. Opierając się na swojej wiedzy na temat elementów złącznych, Xiaorui chciałby podzielić się ze wszystkimi:

1. Pęknięcia powierzchniowe

Pęknięcia powierzchniowe odnoszą się do pęknięć, które pojawiają się podczas procesu hartowania lub podczas procesu przechowywania w temperaturze pokojowej po hartowaniu, przy czym ten ostatni jest również nazywany pęknięciami starzeniowymi. Kiedy w procesie hartowania naprężenia powstałe w wyniku hartowania są większe od wytrzymałości samego materiału i przekraczają granicę odkształcenia plastycznego, dochodzi do powstawania pęknięć. Pęknięcia hartownicze często pojawiają się wkrótce po rozpoczęciu przemiany martenzytycznej, a rozkład pęknięć nie przebiega według określonego wzorca. Jednakże są one zazwyczaj podatne na tworzenie się przy ostrych narożnikach i nagłych zmianach przekroju poprzecznego przedmiotu obrabianego. Pęknięcia hartownicze spowodowane szybkim chłodzeniem w strefie przemiany martenzytycznej mają często charakter transkrystaliczny i mają proste pęknięcia, bez rozgałęzień wokół nich.

Pęknięcia hartownicze spowodowane wysoką temperaturą ogrzewania hartowniczego są rozmieszczone wzdłuż ziarna, z ostrymi i drobnymi końcami pęknięć oraz charakterystyką przegrzania. W stali konstrukcyjnej można zaobserwować gruboziarnisty martenzyt, a w stali narzędziowej węgliki eutektyczne lub kątowe. Przedmioty ze stali wysokowęglowej poddane odwęgleniu powierzchniowemu są bardziej podatne na powstawanie pęknięć sieciowych po hartowaniu. Dzieje się tak dlatego, że zwiększenie objętości powierzchniowej warstwy odwęglonej podczas hartowania i chłodzenia jest mniejsze niż w przypadku nieodwęglonego środka, a materiał powierzchniowy jest wciągany i pękany w kształt sieci w wyniku rozszerzania się środka. Hartowanie pęknięć na powierzchni może spowodować nagłe pęknięcie śruby, a źródło takiego pęknięcia znajduje się na powierzchni.

2. Przekroczenie limitu momentu obrotowego

Alarm momentu obrotowego często pojawia się podczas procesu montażuśrubyktóre kontrolują moment obrotowy metodą kątową.

Rodzaje awarii i przyczyny przekroczenia dopuszczalnego momentu obrotowego elementów złącznych obejmują:

(1) Po montażu końcowy moment obrotowy części jest albo wyższy niż górna granica kontroli, albo niższy niż dolna granica kontroli. Powodem jest zbyt duży zakres regulacji momentu obrotowego montażu części, objawiający się ustawieniem zbyt małego zakresu regulacji oraz przesunięciem zakresu regulacji w górę lub w dół.

(2) Nie dokręcony wstępnie pod ustawionym kątem, moment obrotowy osiąga górny alarm graniczny. Powodem jest to, że współczynnik tarcia samych części przekracza górną granicę, współczynnik tarcia części przekracza górną granicę, a interferencja między częściami powoduje gwałtowny wzrost momentu obrotowego montażu.

(3) Normalna instalacja, alarm dolnej granicy momentu obrotowego. Powodem jest to, że współczynnik tarcia samej części przekracza dolną granicę lub współczynnik tarcia mocowania części przekracza dolną granicę, a moment dokręcania części jest większy niż początkowy moment obrotowy (tzn. zużycie momentu obrotowego jest zbyt duże) podczas wkręcania, co jest powszechne przy dokręcaniu nakrętki zabezpieczającej.

3. Kruchość wodorowa

Elementy złączne są podatne na kruchość wodorową, która jest główną przyczyną pękania elementów złącznych. Kruchość wodorowa to zjawisko, w którym atomy wodoru wchodzą i dyfundują w całej matrycy materiału. Kiedy atomy wodoru przedostają się do matrycy materiału, następuje zniekształcenie sieci, zakłócając pierwotny stan równowagi i ułatwiając pękanie pod wpływem sił zewnętrznych. Po przyłożeniu zewnętrznego obciążenia dośruba, atomy wodoru migrują do strefy silnie skoncentrowanych naprężeń, powodując znaczne naprężenia pomiędzy krawędziami granic kryształów i powodując pękanie pomiędzy cząstkami kryształów łącznika. Jeśli przed montażem elementy złączne zawierają wodór o krytycznym znaczeniu, pękną w ciągu 24 godzin. Nie da się przewidzieć, kiedy wodór pęknie po wejściu do elementu złącznego.

4. Środki usprawniające

4.1 Środki zapobiegające pęknięciom po hartowaniu powierzchniowym:

(1) Rozsądnie wyreguluj szczelinę między wygaszaczem indukcyjnym a przedmiotem obrabianym, ściśle dobierz odpowiednie parametry zasilania o częstotliwości pośredniej i parametry procesu hartowania zgodnie z wymaganiami procesu, zapewnij równomierny wzrost temperatury na obwodzie produktu i zapobiegnij przekroczeniu normalnych temperatur lokalnych temperatura hartowania.

(2) Ulepsz konstrukcję cewki hartującej, zmieniając kołową strukturę przekroju poprzecznego na górnym i tylnym końcu cewki indukcyjnej na prostokątną strukturę przekroju poprzecznego, zmniejszając prędkość nagrzewania cewek końcowych i końcowych oraz zapobiegając końcowi i części końcowe przed zbyt szybkim nagrzewaniem, przekroczeniem temperatury kontrolnej procesu i spowodowaniem nadmiernego spalania, co skutkuje pęknięciami.

(3) Zmniejsz liczbę magnesów przewodzących w obszarze przejściowym hartowania czujnika hartowania i odpowiednio zmniejsz ciepło w tym obszarze.

(4) Przyjęcie metody hartowania z podgrzewaniem wstępnym i chłodzeniem, aby zapewnić jednolitą temperaturę ogrzewania produktu.

(5) Prawidłowo wydłużyć czas chłodzenia po nagrzaniu ze średnią częstotliwością.

(6) Wdrożyć samoodpuszczanie. Ściśle przestrzegać parametrów technicznych procesu, rozsądnie kontrolować ciśnienie, natężenie przepływu, temperaturę i czas chłodzenia chłodziwa hartowniczego. Po zatrzymaniu natryskiwania wykorzystaj ciepło resztkowe przedmiotu obrabianego, aby podnieść temperaturę utwardzonej warstwy, przeprowadzając w ten sposób samoodpuszczanie, aby utrzymać wysoką twardość powierzchni i dobrą odporność na zużycie, ustabilizować w odpowiednim czasie strukturę hartowania i zmniejszyć szczytowe naprężenie rozciągające.

4.2 Układ momentu obrotowego

Metoda kontroli momentu obrotowego polega na pierwszym dokręceniuśrubado małego momentu obrotowego, zwykle 40% ~ 60% momentu dokręcania (określonego po walidacji procesu), a następnie rozpocznij od tego momentu, aby dokręcić określoną metodę kontroli kąta. Metoda ta opiera się na pewnym kącie, przy którym śruba wytwarza pewne wydłużenie osiowe, a łącznik jest ściskany. Ma to na celu dokręcenie śrub do ciasnej powierzchni styku i pokonanie nierówności powierzchni, przy czym wymagana osiowa siła docisku jest generowana przez kąt obrotu. Po obliczeniu kąta obrotu nie ma już wpływu oporu tarcia na osiową siłę docisku, dlatego jej dokładność jest większa niż w przypadku prostej metody sterowania momentem. Kluczowym punktem metody kontroli momentu obrotowego jest pomiar punktu początkowego kąta skrętu. Po określeniu tego kąta obrotu można osiągnąć stosunkowo wysoką dokładność dokręcania.

4.3 Środki zapobiegawcze w przypadku kruchości wodorowej

(1) Normalne galwanizacja i ścisłe usuwanie wodoru. Wykorzystanie odwracalności wodoru w metalach i przeprowadzenie odwodornienia śrub galwanicznych jest ważną metodą zmniejszania lub eliminowania kruchości wodorowej. Podczas obróbki umieść śruby ze stali galwanicznej w piekarniku w celu podgrzania. Temperatura wypieku wynosi około 200 stopni C, a czas wypieku zmienia się w zależności od wytrzymałości stali. Im wyższa moc, tym dłuższy czas pieczenia. Wodór zawarty w materiale śruby tworzy nadmiar wodoru w wysokich temperaturach, osiągając cel usuwania wodoru.

(2) Galwanizacja o niskiej kruchości wodorowej. Galwanizacja o niskiej kruchości wodorowej to proces opracowany w latach 60. i 70. XX wieku w celu badania kruchości wodorowej w częściach samolotów, w tym powlekanie kadmem o niskiej kruchości wodorowej, powlekanie kadmem i tytanem o niskiej kruchości wodorowej, cynkowanie o niskiej kruchości wodorowej itp. Galwanizacja o niskiej kruchości wodorowej wymaga odpuszczanie odprężające przed powlekaniem i nie można go przemywać mocnym kwasem. Zamiast tego należy zastosować piaskowanie w celu usunięcia kamienia tlenkowego i zanieczyszczeń powierzchniowych lub zastosować próżniową obróbkę cieplną, aby zapobiec tworzeniu się kamienia tlenkowego. W procesie galwanizacji z jednej strony dostosowuje się skład roztworu galwanicznego, a z drugiej strony zmniejsza się ilość adsorpcji cząstek wodoru poprzez obniżenie napięcia i ścisłą kontrolę gęstości prądu. Późniejszy proces wymaga również ścisłego wypiekania w celu usunięcia wodoru, przy czasie usuwania wodoru wynoszącym co najmniej 18 godzin.