Mekaaniset laitteet ja teräsrakenteet kootaan erilaisista komponenteista, joista suurin osa on yhdistetty kiinteästi kierrekiinnikkeillä. Kierrekiinnikkeiden epäonnistuminen johtaa suoraan laitteen toimintahäiriöön. Vakavissa tapauksissa se voi aiheuttaa laitteiden sammumisen, rakenteiden romahtamisen ja jopa henkilövahinkoja.

Koska kiinnikkeiden vioittumisten esiintymistiheys ja vakavat vaarat ovat suuria, teknikkojen on systemaattisesti analysoitava aiheuttavat tekijät ja laadittava kohdennettuja korjaus- ja ehkäisytoimenpiteitä kiinnitysvaurioiden poistamiseksi perusteellisesti.

Kiinnitysvauriot jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan. Ensimmäinen luokka on pulttimurtuma, joka aiheuttaa välittömän liitosrakenteiden irtoamisen ja johtaa yleensä vakaviin laitevioihin ja turvallisuusonnettomuuksiin. Toinen luokka sisältää lankaparien löystymisen ja langan luisumisenpultit tai mutterit, joka aiheuttaa pieniä suhteellisia siirtymiä kytkettyjen osien välillä ja johtaa osittaiseen laitteiston toimintahäiriöön ja toimintatarkkuuden heikkenemiseen.

Kiinnikkeiden vikaantuminen on progressiivinen prosessi. Pieni löystyminen ilman oikea-aikaista hoitoa heikkenee edelleen ja aiheuttaa lopulta pulttien ja mutterien täydellisen irtoamisen, mikä laukaisee suuria turvallisuusonnettomuuksia. Käytännön sovelluksissa useimmat työntekijät ymmärtävät väärin, että pultin murtuminen johtuu yksinomaan materiaalivirheistä ja mutterin löystymisestä huonosta mutterin laadusta, mutta jättää huomiotta ydinongelmat, kuten kohtuuttoman rakennesuunnittelun ja epätyypilliset kokoonpanoprosessit. Tässä artikkelissa analysoidaan systemaattisesti erilaisten pulttimurtumien syitä suunnittelun ja kokoonpanon näkökulmista.

1 Leikkausmurtuma

Pultin leikkausmurtuminen tapahtuu useimmiten kierreliitoksissa puhtaalla esikuormituksella. Leikkausmurtumapinta sijaitsee kahden yhdistetyn osan liitosrajapinnassa, jolloin muodostuu pieni sileä ja kirkas leikkausalue. Erityiset vikojen syyt on tiivistetty seuraavasti.

1.1 Suunnittelusyyt

(1) Riittämätön kitkakerroin liitosrajapinnassa tai väärin valitut pulttimääritykset johtavat riittämättömään esijännitykseen. Kun kitkavoima liitoksen pinnalla on pienempi kuin poikittaistyökuorma, joka ilmaistaan ​​kaavalla fF′＜F (jossa f on rajapinnan kitkakerroin, F′ on pultin esijännitys ja F on poikittaistyökuorma), suhteellinen luisto tapahtuu kytkettyjen komponenttien välillä. Pultin varsi altistetaan reiän seinämästä puristus- ja leikkausvoimalle. Kun leikkausjännitys ylittää pulttimateriaalin leikkauslujuuden, tapahtuu leikkausmurtuma. Liikkuvat komponentit iskukuormituksen alaisina ovat alttiimpia tällaisille vaurioille. Rakennesuunnittelussa kuormitusta vähentävät osat ja sijoitusolakkeet voidaan ottaa kantamaan poikittaiskuormituksia, jolloin pultit tekevät vain vetoliitoksen ilman leikkausvoimaa.

(2) Kiinnittimiä, joissa ei ole löystymistä estäviä rakenteita, käytetään täristävissä työolosuhteissa. Pitkäaikainen laitevärähtely löysää kierreparia ja vaimentaa pultin esijännitystä, mikä johtaa riittämättömään rajapinnan kitkaan ja lisäkomponenttien luistamiseen ja pultin murtumiseen. Tärinäympäristöissä toimivissa rakenteissa tulisi käyttää erityisiä löystymisenestokiinnittimiä, kuten Spiralock-muttereita ja vallitsevia vääntömomentteja lukkomuttereita löystymisen estämiseksi.

1.2 Kokoamisen syyt

Riittämätön kokoonpanon kiristysmomentti johtaa huonompaan pulttien esijännitykseen ja riittämättömään liitännän kitkaan. Ulkoiset kuormitukset aiheuttavat osien suhteellista luistamista ja johtavat lopulta pultin murtumiseen. Pulttien kiristysmomentti on kriittinen prosessiindikaattori teräsrakennesuunnittelussa ja moottorin kokoonpanossa ja vaatii tiukkaa valvontaa. Se jätetään kuitenkin usein huomiotta muilla teollisuudenaloilla standardoidun vääntömomentin hallinnan puutteen vuoksi. Käytännön vikatapauksissa useimmat kierteen löystymis- ja murtumisvirheet johtuvat sopimattomasta asennusmomentista.

Kierreparin puristusvoima syntyy pyörivillä muttereilla tai pulteilla, ja se korreloi positiivisesti kokoonpanon vääntömomentin kanssa. Jotta esijännitys vastaa suunnitteluvaatimuksia, kokoonpanon vääntömomentti on määriteltävä selkeästi prosessiasiakirjoissa ja sitä on ehdottomasti noudatettava käytön aikana. Kokoonpanon vääntömomentin laskentakaava on seuraava:

M=KPD

Missä: M - kokoonpanon vääntömomentti (Nm); K - Vääntömomenttikerroin; P - Suunniteltu esijännitys (kN); D - Pultin nimellishalkaisija (mm).

Perinteisessä suunnittelussa pultin esijännitys on asetettu 60-80 %:iin materiaalin myötörajasta turvakertoimen ollessa yli 1,2. Eri spesifikaatioiden ja lujuusluokkien pulttien myötöraja voidaan viitata GB/T 3098.1:een.

Vääntömomenttikerroin määräytyy kierreparien kitkakertoimen ja niiden välisen kosketuspinnan mukaankiinnikkeet ja liitetyt osat. Siihen vaikuttavat pintakäsittely, lujuustarkkuus, geometrinen toleranssi, kierteen tarkkuus, tukipinnan karheus ja rakenteellinen jäykkyys. Pintakäsittely toimii hallitsevana tekijänä. Erilaiset pintakäsittelyt johtavat suuriin, jopa lähes kaksinkertaisiin eroihin vääntömomenttikertoimessa. Saman spesifikaation ja lujuuden omaavilla kierreparilla fosfatointikäsittelyn vääntömomenttikerroin on noin 0,13 - 0,15, kun taas mustennuksen vääntökerroin vaihtelee välillä 0,26 - 0,30.

Siksi fosfatointi- ja mustamiskäsittelyillä varustetut kiinnittimet tuottavat lähes kaksinkertaisen esijännityksen eron samalla kokoonpanomomentilla. Vääntömomenttikerroin on kalibroitava kokein. Kiinnittimien valmistajien on valvottava tiukasti pintakäsittelyprosesseja varmistaakseen kunkin erän tasaiset vääntömomenttikertoimet. Käyttäjät eivät saa mielivaltaisesti muuttaa pintakäsittelyvaatimuksia välttääkseen riittämättömän esijännityksen, pultin venymisen tai vääntömomenttikertoimen vaihtelun aiheuttaman murtumisen.

2 Väsymysmurtuma

Väsymismurtuma on yksi yleisimmistä pultin murtumistiloista. Useimmat väsymishäiriöt johtuvat valmistusvirheistä, mukaan lukien epätasaiset siirtymäfileet pultin päiden alla, riittämätön kierteen juuren säde, pinnan naarmut ja materiaalisulkeumat. Samaan aikaan epätyypillinen kokoonpano on myös tärkeä kannustin väsymismurtumille ja mahdollisille turvallisuusonnettomuuksille.

Esimerkkinä autojen pyöränpultit, rakennesuunnittelu sallii pyöränpulttien kestää vain aksiaalisen esijännityksen ilman suoraa radiaalista kuormitusta. Riittämätön kokoonpanovääntömomentti johtaa riittämättömään esijännitykseen ja riittämättömään kitkaan pyörän navan ja puoliakselin välillä, mikä aiheuttaa suhteellisen luiston ajoneuvon käytön aikana.

Pyörän pyöriessä suurella nopeudella pultti pyörii ajoittain navan kanssa. Pultin varteen kohdistuu vaihteleva puristusvoima reiän seinämän molemmilta puolilta, mikä johtaa suurtaajuisiin syklisiin säteittäisiin kuormiuksiin. Pitkäaikainen syklinen kuormitus käynnistää ja laajentaa väsymishalkeamia, mikä lopulta johtaa pultin väsymismurtumaan.

Kun pyörän pultti murtuu ajoneuvon käytön jälkeen, tarkastajien on ensin tarkkailtava murtuman morfologiaa voidakseen arvioida alustavasti väsymisvaurion ennen lisäanalyysin tekemistä.

3 Ylikuormitusmurtuma

Ylikuormitusmurtumalla tarkoitetaan vetomurtumaa, kun aksiaalinen kokonaiskuorma ylittää pulttimateriaalin sallitun rajan. Koska kierreosan tehollinen laakeripinta-ala on pienempi kuin sileän varren, jossa on suurempi jännityskeskittymä, ylikuormitusmurtumaa tapahtuu enimmäkseen kierreosassa, joka voidaan alustavasti tunnistaa murtuman morfologialla.

Luokan 8.8 pultit osoittavat selvää kaventumista ylikuormitusmurtuman jälkeen; Luokan 10.9 pulteissa on lievä kaventaminen; Luokan 12.9 lujilla pulteilla ei periaatteessa ole kaulan ominaisuuksia normaaleissa ylikuormitusolosuhteissa.

Selkeää kaulaa voi esiintyä myös luokkien 8.8-12.9 pulteissa, joissa on epäpäteviä materiaaleja, riittämätön lämpökäsittely, epätäydellinen karkaisu tai riittämätön ytimen kovuus. Siksi ylikuormitusmurtuman arviointikriteerit määritellään seuraavasti:

(1) Murtumille, joissa on kaula, näytetestaus on suoritettava GB/T 3098.1:n mukaisesti. Ylikuormitusmurtuma voidaan varmistaa, jos sydämen kovuus on pätevä.

(2) Metallografinen analyysi vaaditaanLaadun 12.9 lujat pultitylikuormitusmurtuman määrittämiseen, koska kierteen pintavirheet ja materiaalivirheet voivat myös aiheuttaa kierreosion murtumia, eikä niitä voida arvioida pelkästään ulkonäön perusteella.

Ylikuormitusmurtuminen tapahtuu pääasiassa pulttiliitoksissa aksiaalisten kuormien alaisena kolmella ensisijaisella syyllä:

a. Liian suuri kokoonpanomomentti saa esijännityksen ylittämään pulttimateriaalin myötölujuuden, mikä johtaa pultin venymiseen tai murtumiseen asennuksen aikana.

b. Liiallinen kokoonpanon esijännitys lähellä pultin myötörajaa. Laitteen käytön aikana pultti kestää sekä jäännösesijännityksen että työkuorman. Kahden materiaalin lujuusrajan ylittävän kuorman päällekkäisyys aiheuttaa ylikuormitusmurtuman. Jatkuvassa työkuormituksessa suurempi kokoonpanon esikuormitus johtaa suurempaan jäännösesijännitykseen ja suurempaan ylikuormitusriskiin.

c. Virheellinen pulttivalinta riittämättömällä kierteen nimellishalkaisijalla, joka ei täytä rakennesuunnittelun laakerivaatimuksia.

4 Pultin murtuma kokoonpanon epäkeskisen kuormituksen aiheuttama

Epäkeskisen kuormituksen aiheuttama pultin murtuminen on tyypillinen kokoonpanoprosessin vika. Pultin tukipinnassa on havaittavissa selviä puolikuun muotoisia kulumisjälkiä, joiden todellinen laakeripinta-ala on vain 1/4 - 1/3 kokonaistukialasta ja jännitysjakauma on erittäin epätasainen. Murtuman lähellä oleva pultin varsi taipuu jännityssuuntaan nähden vastakkaisesti osoittaen tyypillisiä epäkeskisiä taivutuksia ja murtumisominaisuuksia.

Pulttien epäkeskisen kuormituksen vika johtuu pääasiassa kahdesta tekijästä:

Ensinnäkin liitettyjen osien kosketuspinta on kalteva tai epätasainen, mikä johtaa paikalliseen rasitukseenpultin pääja epäkeskisen kuorman muodostaminen, joka on tämän vikatilanteen pääsyy.

Toiseksi pultin varren liiallinen suoruusvirhe tai taipuva muodonmuutos aiheuttaa luontaisen epäkeskisen kuormituksen asennuksen aikana.

Nämä kaksi epäkeskovoimatyyppiä eroavat toisistaan ​​merkittävästi jännitysasennossa ja varren taivutussuunnassa, jotka voidaan erottaa tukipinnan jännitysjälkien ja pultin muodonmuutossuunnan perusteella.

5 Johtopäätös

Kiinnitysvauriot, kuten murtuminen, langan luistaminen ja löystyminen, eivät aina johdu tuotteen luontaisista laatuvirheistä. Standardoituja vianetsintämenettelyjä on noudatettava, kun kiinnitysvika ilmenee:

Ensinnäkin, säilytä epäonnistuneet näytteet kokonaan ja suojaa murtumispinnat ruosteelta, törmäyksiltä ja toissijaisilta vaurioilta varmistaaksesi tarkan vikaanalyysin.

Toiseksi, määritä alustavasti murtuman morfologian, näytteen ulkonäön, pintajännitysjälkien ja todellisten työolosuhteiden perusteella vian tyyppi ja kannustin.

Kolmanneksi, suorita ammattimaisia ​​fysikaalisia ja kemiallisia testejä, mukaan lukien metallografinen analyysi ja kovuuden havaitseminen. Jos materiaali- ja lämpökäsittelyindikaattorit täyttävät kansalliset standardit, vika johtuu rakennesuunnittelusta tai kokoonpanoprosessista; muuten se vahvistetaan kiinnittimen laatuvirheeksi.

Neljänneksi muotoile kohdennettuja korjaus- ja ehkäisytoimenpiteitä vahvistettujen vikojen syiden mukaan, standardoi suunnittelutiedot ja optimoi kokoonpanoprosessit vastaavien vikojen toistumisen välttämiseksi.