Väsymys pulttiliitoksissa

Pulttiliitoksissa on eräänlainen murtuma, joka tunnetaan väsymismurtumana. Väsymismurtuma tapahtuu useimmiten pitkäaikaisissa syklisissä{1}}värähtelyympäristöissä. Vetyhaurastumisen tapaan sen murtuminen on äkillistä, mutta nämä kaksi ovat pohjimmiltaan erilaisia. Väsymismurtuma on seurausta kumulatiivisesta vauriosta pitkäaikaisissa syklisissä kuormituksissa, kun taas vetyhauristuminen on vetyatomien aiheuttamaa haurautta. Tällä hetkellä ei ole tekniikkaa, joka ennustaisi tarkkaa aikaa, jolloin pultti kokee väsymismurtuman etukäteen. Siksi ennaltaehkäiseviin toimenpiteisiin on ryhdyttävä alusta alkaen, kuten suunnittelu, materiaalivalinta ja asennus.

Jokaisella pultilla on käyttöikä. Vaikka joitain pultteja voidaan käyttää uudelleen, niitä ei voi käyttää loputtomiin. Kun pultti on pitkän aikaa käyttöolosuhteissa, jotka ylittävät suunnitellun kuorman, väsymismurtuman todennäköisyys kasvaa merkittävästi. Tällaiset murtumat eivät ainoastaan ​​aiheuta vakavia vaurioita tuotantolaitteisiin, vaan voivat myös johtaa vakavissa tapauksissa turvallisuusonnettomuuksiin.

Joten miksi pultit kärsivät väsymismurtumasta? Suhteellisen johdonmukainen käsitys teollisuudessa on seuraava: syklisten kuormien (kuten tärinän ja vaihtuvan paineen) vaikutuksesta jännitys pyrkii kerääntymään pultin jännityskeskittymisalueille (esim. kierteen juuret ja siirtymä pään ja varren välillä). Jos vastaavilla komponenteilla on mittapoikkeamia taipultti on asennettu väärällä esijännityksellä (joko liian tiukka tai liian löysä), paikallinen jännitysepätasapaino pahenee entisestään. Kun kertynyt jännitys ylittää materiaalin väsymisrajan ja materiaalin plastisuus ei riitä puskuroimaan tätä vauriota, pultin sisään muodostuu vähitellen mikrohalkeamia. Kun jaksojen lukumäärä kasvaa, halkeamat jatkavat etenemistä; kun ne saavuttavat kriittisen pisteen, pultti murtuu yhtäkkiä. Se, mitä näemme paljaalla silmällä "äkillisenä murtumana", on itse asiassa seurausta pitkäaikaisesta halkeamien kertymisestä ja asteittaisesta leviämisestä. Koko prosessi voidaan tiivistää seuraavasti: syklinen jännitys vaikuttaa pultin jännityskeskittymispisteisiin → repii asteittain pulttimatriisin → muodostuu mikrohalkeamia → halkeamat etenevät kriittiseen pisteeseen → pultti murtuu yhtäkkiä.

Tämä on yksi syistä, miksi pulttien vetolujuus on testattava ennen käyttöä. Vaikka vetokoe kestää vähän aikaa, se mahdollistaa pultin mekaanisten perusominaisuuksien alustavan arvioinnin tarkkailemalla murtumakohtaa (jos murtuma tapahtuu jännityskeskittymisalueilla, kuten kierteen juurissa tai{1}}pään varren siirtymäkohdassa, väsymisriskiä on oltava valppaana) ja tallentamalla murtumavoima. Jos pulttien murtumavoima testissä on huomattavasti pienempi kuin suunnittelustandardit, ei ole suositeltavaa käyttää tätä pulttierää.

Lisäksi ympäristön lämpötilan muutokset vaikuttavat myös pulttien väsymisikään. Jos pulttia käytetään ympäristössä, jossa lämpötila on liian korkea tai matala tai lämpötila vaihtelee usein, se kiihdyttää materiaalin väsymisvaurioita. Yhdistettynä pultin eroosioon ilmassa olevien syövyttävien väliaineiden (kuten kosteuden ja suolasuihkun) vaikutuksesta väsymismurtuman todennäköisyys kasvaa entisestään.

Suurin osa murtumisriskeistä liittyy materiaalin sopeutumiseen käyttöolosuhteisiin. Voimme vähentää väsymismurtuman todennäköisyyttä optimoimalla tuotantoprosesseja: olosuhteiden salliessa pultin käsittelyjärjestystä voidaan säätää-ensin, pulttiaihioille tehdään lämpökäsittely (karkaisu ja karkaisu) ja sitten suoritetaan kierteiden valssaus (perinteinen prosessi joissakin skenaarioissa on kierteiden valssaus, jota seuraa lämpökäsittely.lujat{0}}pultit, lämpökäsittely ennen kierteen rullausta voi vähentää kierteen käsittelyn aikana aiheutuvaa lisäjännitystä ja parantaa siten väsymiskestävyyttä). Vaihtoehtoisesti täysin kierteitetyt pultit voidaan korvata osittain kierteitetyillä pulteilla. Loppujen lopuksi pultin sileällä varsiosalla ei ole kierrerakennetta, mikä johtaa tasaisempaan jännitysjakaumaan ja paljon parempaan väsymiskestävyyteen kuin kierteitetty osa.