CBIES AUTOMOTIVE|Selepas Bolt Longgar, Kenapa Gagal?

CBIES CBIES AUTOMOTIFkomited untuk membangunkan lebih banyak produk pengikat penjimatan tenaga, lebih selamat dan lebih ringan. Produknya meliputibolt, kacang, rivet, skru dan pengikat lain.

Kegagalan kelesuan bolt adalah perkara biasa dalam banyak industri aeroangkasa, automotif dan jentera pembinaan. Ini juga merupakan salah satu punca utama kegagalan mekanikal. Bahan tidak boleh ditekankan melebihi kekuatan tegangan muktamadnya, dan kelesuan bolt boleh menyebabkannya lebih banyak tekanan, yang membawa kepada kegagalan.

Terdapat banyak sebab untuk kegagalan bolt. Sebagai tambahan kepada masalah kualiti, sebab yang paling biasa ialah daya pra-mengetatkan tidak mencukupi untuk menyebabkan kelonggaran. Untuk bolt berkekuatan tinggi jenis geseran, daya pra-mengetatkan mempunyai dua fungsi: satu adalah untuk menjana daya mampatan dalaman, membentuk daya geseran, menahan daya ricih antara bahagian yang diapit, dan mengelakkan gelinciran; yang lain adalah untuk meningkatkan ketegaran keseluruhan sambungan bolt, Beban kerja dikongsi antara bolt dan bahagian yang diapit.

Apabila beban kerja digunakan pada sambungan, bahagian yang diapit ditarik secara paksi ke arah yang bertentangan, beban tambahan bolt dan beban kerja dipanggil pekali beban, dan beban kerja luaran dikongsi oleh bolt dan diapit. bahagian, untuk mengelakkan kegagalan bolt akibat beban yang berlebihan.

Membahagikan beban bolt tambahan dengan diameter berkesan bolt memberikan magnitud tegasan, jika magnitud tegasan (beban bolt tambahan) tidak melebihi had ketahanan, secara teori, kita boleh mengatakan bahawa bolt tidak akan gagal, untuk nombor yang tidak terhingga daripada beban kitaran.

Reka bentuk bolt yang mengambil kira magnitud tegasan yang dikurangkan dianggap berkesan dalam mencegah kegagalan keletihan. Sebaliknya, jika daya pengapit bolt tidak mencukupi dan kepentingan tegasan melebihi had ketahanan, bolt akan pecah selepas beberapa kitaran tertentu.

A. Meremehkan beban kerja

Beban kerja struktur sambungan bolt dipandang remeh, dan beban kerja sebenar peralatan semasa operasi melebihi beban reka bentuk reka bentuk bolt, mengakibatkan daya pengetatan yang kurang daripada permintaan sebenar.

Ini berlaku sekali-sekala, terutamanya untuk industri seperti jentera khas atau kereta. Disebabkan oleh ketidakpastian persekitaran operasi produk, adalah sukar untuk beban reka bentuk untuk menampung sepenuhnya keadaan operasi sebenar.

Di samping itu, beban kerja yang disebut di sini ialah beban kerja umum, yang merangkumi bukan sahaja beban paksi tetapi juga tegasan paksi yang disebabkan oleh beban lentur; bukan sahaja beban mekanikal tetapi juga kesan tegangan yang disebabkan oleh faktor seperti perubahan suhu.

B. Pramuat tidak mencukupi semasa pemasangan

Daya pra-menegang yang digunakan oleh bolt semasa pemasangan mungkin tidak mencapai nilai reka bentuknya. Kesilapan alat pengetat bolt dan perbezaan proses pengetatan menjadikan daya pra-menegang bolt yang digunakan mempunyai serakan tertentu.

Bagi kes di mana kaedah tork digunakan untuk mengawal pra-menegang, serakan pekali geseran pasangan benang dan bahagian bawah kepala bolt juga akan menyebabkan daya pra-menegang sebenar bolt menjadi lebih rendah daripada reka bentuk daya pra-menegang.

C. Kehilangan daya pra-menegang bolt

Kehilangan pramuat bolt adalah punca paling biasa bagi daya pengapit bolt yang tidak mencukupi. Kehilangan pramuat bolt tidak dapat dielakkan. Walaupun tiada kelonggaran putaran antara bolt dan nat, akan ada pengurangan dalam pramuat paksi.

Terdapat banyak faktor yang menyebabkan kehilangan daya pra-menegang bolt, seperti haus bahagian yang diapit, ubah bentuk plastik bolt selepas mengetatkan, keruntuhan plastik bahagian yang diapit, rayapan tegangan bolt, rayapan mampatan yang diapit. bahagian, Penyelesaian permukaan sentuhan (hancur plastik cembung mikroskopik), pengembangan terma bolt dan pengecutan terma bahagian yang diapit, dsb., antaranya penyelesaian dan ubah bentuk terma permukaan sentuhan adalah amat ketara.

Penempatan (pembenaman) permukaan sentuhan ialah ubah bentuk plastik setempat yang berlaku di bawah muka bolt, muka sambungan dan benang akibat daripada perataan plastik kekasaran permukaan.

Dalam satu cara, ini berlaku apabila dua permukaan bersentuhan dan dimuatkan. Kebanyakan kehilangan embedment berlaku apabila bahagian dalam sendi memampatkan buat kali pertama.

Di bawah tindakan daya pra-mengetatkan dan beban luaran, tonjolan mikroskopik tempatan runtuh dan berubah bentuk, menjadikan permukaan sentuhan lebih ketat, dan panjang pengapit berkurangan sedikit.

Kitaran patah bolt boleh diramalkan oleh lengkung SN

Sambungan berbolted dinilai oleh ujian kelesuan beban paksi untuk memahami tahap beban kitaran yang diperlukan untuk menggagalkan sambungan,

ISO3800:1993 menentukan bahawa kitaran ujian kelesuan 104~107 diulang pada magnitud tegasan tertentu sehingga kegagalan keletihan berlaku.

Ini kemudiannya diulang untuk banyak magnitud tegasan yang berbeza untuk mendapatkan keluk SN.

Rajah SN ialah carta untuk menguji patah bolt, yang menggambarkan hubungan antara julat tegasan dan bilangan kitaran dan meramalkan hayat keletihan bolt. Perlu diingatkan bahawa paksi menegak dalam rajah SN mewakili julat tegasan paksi, bukan tegasan paksi. Tambahan pula, keletihan berkaitan dengan tegasan bolt dan beberapa kitaran, tetapi tidak dengan jumlah tegasan bolt. Imej di sebelah kanan menunjukkan gambar rajah SN bagi benang keluli.

RBHT bermaksud proses menggulung benang sebelum rawatan haba; RAHT bermaksud proses menggulung benang selepas rawatan haba.

Ia boleh dilihat daripada rajah bahawa titik infleksi di mana lengkung bertukar lancar menjadi garis lurus adalah julat tegasan had, iaitu, tiada kerosakan keletihan akan berlaku dalam julat tegasan had ini; apabila kitaran beban melebihi 1×106 kali, had tegasan tidak akan berkurangan lagi.

Lengkung dalam rajah adalah menggunakan "B10" untuk mengira hayat (B10 ialah 10 peratus kadar kegagalan), dan tegasan had ketahanan benang RBHT (gred 10.9) ialah 90MPa.

Oleh itu, apabila mereka bentuk sambungan bolt, pastikan julat tegasan paksi bolt di bawah 90MPa dalam aplikasi struktur.

Untuk meningkatkan pekali kelesuan, jurutera enjin biasanya menggunakan 45MPa sebagai had tekanan kitaran frekuensi tinggi, supaya faktor keselamatan kelesuan (iaitu pekali keletihan) lebih besar daripada atau sama dengan 2.0.

Untuk analisis punca patah keletihan bolt, adalah perlu bukan sahaja untuk mengesan dan menganalisis patah, bahan, kecacatan, dan lain-lain, tetapi juga untuk melakukan analisis mekanikal pada sambungan bolt, untuk mengesan beban luaran, daya pengapit bolt. dan prestasi bolt, dan untuk menganalisis keadaan kerja bolt.

Ringkasan Pengalaman CBIES:

Kegagalan persaingan bolt dan keletihan adalah hala tuju penyelidikan yang agak baharu. Ia bukan sahaja menumpukan pada kelonggaran unilateral atau keletihan bolt, tetapi mempertimbangkan kemungkinan longgar dan keletihan pada masa yang sama, dan mengkaji kedua-duanya di bawah beban yang berbeza. Yang mana berlaku dahulu? Yang manakah memainkan peranan utama dalam kegagalan bolt?

Semasa proses servis bolt, ia tertakluk kepada beban ricih melintang dan tegangan paksi dan beban mampatan pada masa yang sama. Keputusan ujian yang diperolehi oleh satu bentuk beban tidak boleh digunakan untuk ramalan kegagalan bolt dalam persekitaran yang kompleks. Oleh itu, mekanisme kegagalan bersaing kelonggaran bolt dan keletihan Penyelidikan mempunyai kebolehpraktisan yang lebih besar dan boleh digunakan sebagai hala tuju baharu penyelidikan bolt pada masa hadapan.