Uzroci i mjere poboljšanja površinskog gašenja pukotina, prekoračenja zakretnog momenta i krtosti vodikom u spojnim elementima

Fasteners su vrsta mehaničkih dijelova koji se široko koriste za pričvršćivanje spojeva. Široko se primjenjuju u raznim industrijama, uključujući mašine, opremu, vozila, željeznicu i druga polja. Različiti tipovi zatvarača mogu se vidjeti posvuda, što ih čini jednim od najčešće korištenih osnovnih mehaničkih dijelova. Odlikuju se širokim spektrom specifikacija, različitim performansama i upotrebom, te vrlo visokim stepenom standardizacije, serijalizacije i generalizacije. Jednom kada pričvršćivači pokvare, oni će uzrokovati ozbiljne udarce. Stoga je potrebno pojačati analizu uzroka kvara zatvarača i pronaći odgovarajuće mjere poboljšanja. U kombinaciji sa relevantnim znanjem o zatvaračima, detalji se dijele na sljedeći način:

1. Površinske pukotine za gašenje

Površinske pukotine pri gašenju odnose se na pukotine nastale tokom procesa gašenja ili tokom skladištenja na sobnoj temperaturi nakon gašenja; ovo drugo se naziva i starenjem pukotina. Tokom procesa kaljenja, kada je napon koji nastaje kaljenjem veći od čvrstoće samog materijala i premašuje granicu plastične deformacije, dolazi do stvaranja pukotina. Pukotine pri gašenju obično se javljaju ubrzo nakon početka martenzitne transformacije. Raspodjela pukotina nema fiksni obrazac, ali su općenito sklone nastanku na oštrim uglovima i naglim promjenama presjeka radnog komada. Pukotine zbog gašenja uzrokovane prekomjernom brzinom hlađenja u zoni martenzitne transformacije su uglavnom transgranularno raspoređene, s ravnim pukotinama i bez malih pukotina oko njih.

Pukotine izazvane previsokom temperaturom zagrevanja kaljenja su sve intergranularno raspoređene, sa oštrim i tankim krajevima pukotina i karakteristikama pregrijavanja; grubi igličasti martenzit se može uočiti u konstrukcijskom čeliku, a eutektički ili kutni karbidi mogu se uočiti u alatnom čeliku. Obradaci od visokougljičnog čelika sa površinskom dekarbonizacijom imaju veću vjerovatnoću da nakon gašenja formiraju retikularne pukotine. To je zato što je volumna ekspanzija površinskog razugljičenog sloja tokom gašenja i hlađenja manja od ekspanzije nerazugljičenog jezgra, a površinski materijal se povlači i puca od ekspanzije jezgre kako bi se formirale retikularne pukotine. Prisustvo površinskih gašenih pukotina će dovesti do iznenadnog loma vijka, a izvor loma takvog loma nalazi se na površini.

2. Ograničenje obrtnog momenta

Alarm zakretnog momenta je uobičajen u procesu sklapanja vijaka koristeći metodu kuta za kontrolu momenta.

Načini kvara i uzroci prekoračenja momenta pričvršćivača su sljedeći:

(1) Nakon montaže, konačni obrtni moment dijela je veći od gornje kontrolne granice ili niži od donje kontrolne granice. Razlog je u tome što je raspon kontrole montažnog momenta dijela nerazuman, što se posebno očituje u premalenom zadatom rasponu regulacije ili pomjeranju regulacionog raspona prema gore ili prema dolje.

(2) Obrtni moment dostiže gornju granicu i alarmira se prije prethodnog zatezanja na unaprijed postavljeni ugao. Razlog je taj što koeficijent trenja samog dijela premašuje gornju granicu, koeficijent trenja prianjanja dijela premašuje gornju granicu ili postoji interferencija između dijelova, što rezultira naglim porastom momenta montaže.

(3) U normalnim uslovima instalacije, javlja se alarm donje granice momenta. Razlog je taj što koeficijent trenja samog dijela premašuje donju granicu ili koeficijent trenja naleganja dijela prelazi donju granicu, a moment ugradnje pri uvrtanju dijela veći je od početnog momenta (odnosno prekomjerna potrošnja momenta zatezanja), što je uobičajeno u procesu zatezanja kontra-matica.

3. Vodikova krtost

Pričvršćivači su skloni vodikovom krhkosti, što je jedan od glavnih uzroka loma zatvarača. Vodikova krtost je pojava u kojoj atomi vodika ulaze i difundiraju u čitavu matricu materijala. Kada atomi vodika uđu u matricu materijala, uzrokuju izobličenje rešetke materijalne matrice, uništavaju prvobitno stanje ravnoteže i čine materijal sklonim pucanju kada je izložen vanjskim silama. Kada se vanjsko opterećenje primjenjuje navijak, atomi vodonika migriraju u područje visoke koncentracije naprezanja, stvarajući veliko naprezanje između rubova granica kristala, što dovodi do intergranularnog loma zatvarača. Ako zatvarač sadrži vodik u kritičnom stanju prije ugradnje, obično će se slomiti u roku od 24 sata; kada vodonik uđe u zatvarač, vrijeme loma se ne može predvidjeti.

4. Mjere poboljšanja

4.1 Mjere za sprječavanje površinskih pukotina koje se gase:

(1) Razumno prilagodite razmak između indukcijskog gašenja i radnog komada, striktno odaberite odgovarajuće parametre napajanja srednje frekvencije i parametre procesa gašenja u skladu sa zahtjevima procesa, osigurajte ravnomjerno obodno zagrijavanje proizvoda i spriječite da lokalna temperatura premaši normalnu temperaturu gašenja.

(2) Poboljšajte strukturu induktora za gašenje, promijenite strukturu kružnog poprečnog presjeka na gornjem kraju i zadnjem kraju induktora u strukturu pravokutnog poprečnog presjeka, smanjite brzinu zagrijavanja induktora na kraju i repu i spriječite prebrzo zagrijavanje kraja i repa, prekoračujući temperaturu kontrole procesa i izazivajući pregrijavanje.

(3) Smanjite broj magnetnih provodnika induktora za gašenje u prelaznoj zoni na kraju gašenja i na odgovarajući način smanjite unos toplote u ovoj oblasti.

Usvojite metodu gašenja "predgrijavanje-zagrijavanje-hlađenje" kako biste osigurali ujednačenu temperaturu zagrijavanja proizvoda.

Prikladno produžite odloženo vrijeme hlađenja nakon srednjefrekventnog grijanja.

Implementirajte proces samokaljenja. Strogo kontrolisati pritisak, brzinu protoka, temperaturu i vreme hlađenja rashladnog sredstva za gašenje u skladu sa tehničkim parametrima procesa; nakon zaustavljanja raspršivanja tekućine, iskoristite preostalu toplinu obratka za podizanje temperature očvrslog sloja za samokaljenje, kako bi se održala visoka površinska tvrdoća i dobra otpornost na habanje, stabilizirala kaljena struktura na vrijeme i smanjila vršna vlačna naprezanja.

4.2 Mjere poboljšanja za kontrolu obrtnog momenta

Usvojite metodu kontrole zakretnog momenta: prvo zašrafite vijak do malog momenta (obično 40%~60% momenta zatezanja, utvrđenog nakon verifikacije procesa), zatim počnite od ove tačke momenta i zavijte do određenog ugla. Ova metoda se temelji na određenom kutu, što uzrokuje da vijak proizvodi određeno aksijalno izduženje i da se spojni dio sabije. Njegova svrha je zašrafiti vijak na čvrstu kontaktnu površinu, savladati faktore neravnina kao što su neravnine površine, a naknadna potrebna aksijalna sila stezanja generira se uglom. Nakon određivanja kuta, utjecaj otpora trenja na aksijalnu silu stezanja može se zanemariti, pa je njegova točnost veća od one kod jednostavne metode kontrole momenta. Ključ metode kontrole moment-ugla je da se odredi početna tačka ugla; kada se odredi početna tačka ugla, može se postići visoka tačnost zatezanja.

4.3 Mjere za sprječavanje vodonične krtosti

(1) Standardizirajte proces galvanizacije i striktno implementirajte tretman dehidrogenacije. Korištenje reverzibilnosti vodika u metalima za izvođenje tretmana dehidrogenacijom na galvaniziranim vijcima je važna metoda za smanjenje ili eliminaciju vodonične krtosti. Tokom tretmana stavite galvaniziranučelični vijciu rernu za zagrevanje, temperatura pečenja je oko 200 stepeni, a vreme pečenja se podešava prema čvrstoći čelika - što je veća čvrstoća, to je duže vreme pečenja. Vodik u materijalu zavrtnja formira gas vodonik i preliva se na visokoj temperaturi, čime se postiže svrha dehidrogenacije.

(2) Usvojiti proces galvanizacije s niskim udjelom vodonika. Galvanizacija s niskom vodoničnom krtošću je proces razvijen 1960-ih i 1970-ih za proučavanje vodonične krtosti dijelova aviona, uključujući kadmijsku prevlaku s niskom vodoničnom krtošću, kadmijum-titanijumsku prevlaku s niskim sadržajem vodika, niskovodičnu lomljivost kadmijum-titanijuma itd. galvanizacija zbog krtosti zahtijeva kaljenje za ublažavanje naprezanja prije nanošenja ploče, a kiselo kiseljenje nije dozvoljeno; pjeskarenje treba koristiti za uklanjanje oksidnog kamenca i površinskih zagađivača, ili treba koristiti vakuumsku toplinsku obradu kako bi se izbjeglo stvaranje oksidnog kamenca. Tokom procesa galvanizacije, s jedne strane, prilagodite formulu otopine za galvanizaciju, a s druge strane smanjite adsorpciju čestica vodika smanjenjem napona i strogom kontrolom gustine struje. Naknadni proces još uvijek treba striktno provoditi dehidrogenaciju pečenja, a vrijeme dehidrogenacije nije manje od 18 sati.