高強(qiáng)度螺栓不同斷裂形式形貌圖及因素

發(fā)布時間：2021-06-09 17:38:27 點(diǎn)擊次數(shù)：294

高強(qiáng)度螺栓的使用十分的廣發(fā),如航天航空,原油機(jī)器,大型汽車/貨車等,高強(qiáng)度螺栓在使用過程中,常見的失效形式就是斷裂,使用狀況不同,螺栓的斷裂狀況也是有所不同的,有的高強(qiáng)度螺栓是疲憊折斷,有的高強(qiáng)度螺栓是脆斷,還有的高強(qiáng)度螺栓是弱點(diǎn)折斷。中華標(biāo)準(zhǔn)件網(wǎng)根據(jù)對緊固件螺栓采用的了解,下面分享下高強(qiáng)度螺栓常見不同斷裂形式形貌圖以及相應(yīng)的緣故。

事例1、高強(qiáng)度螺栓疲乏斷裂形式形貌圖

圖1為高強(qiáng)度螺栓疲勞斷裂

其中a斷口為柔韌斷口,b斷口為疲勞斷口。疲憊斷裂與柔韌斷裂同時存在的狀況下,疲倦折斷為首斷件,故可知b鋼螺栓為首斷件。b螺栓中A~B這段區(qū)域螺紋配合出現(xiàn)松動,引致在B位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,長時間在曲軸轉(zhuǎn)動的交變應(yīng)力作用下逐步產(chǎn)生微裂紋,最后時有發(fā)生多源疲勞斷裂。b鋼螺栓折斷后,a號鋼螺栓不足以承載曲軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力,時有發(fā)生過載斷裂。綜上所述,b鋼螺栓中A~B這段區(qū)域螺紋配合出現(xiàn)松動,使這段區(qū)域內(nèi)螺栓和螺孔的螺紋時有發(fā)生磨損,平衡塊和曲柄臂出現(xiàn)松動,引致兩者連接面出現(xiàn)微振斑,同時在B位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,長時間在曲軸轉(zhuǎn)動的交變應(yīng)力作用下逐步產(chǎn)生微裂紋,最后時有發(fā)生多源疲勞斷裂,b鋼螺栓折斷后,a鋼螺栓不足以承載曲軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力,時有發(fā)生過載斷裂,平衡塊飛出,使引擎的零件毀壞。鋼螺栓的斷裂與抵消塊固定螺栓在安裝時的擰緊軸向力不足有關(guān)。

例證2:高強(qiáng)度螺栓脆斷形式形貌圖

圖2為螺栓脆斷

對高強(qiáng)度螺栓斷口展開宏觀的分析,可斷定圖2螺栓屬于脆性斷口,對于力學(xué)性能更進(jìn)一步的測試獲知,高強(qiáng)度螺栓硬度和強(qiáng)度指標(biāo)都較高,高屈強(qiáng)比,基本都是在0.95;而延伸率、斷面收縮率、沖擊功都隨強(qiáng)度、硬度的提高呈規(guī)律性下降。因此螺栓在工作時經(jīng)受著裝配預(yù)緊力、一再交變應(yīng)力以及高壓震動載重,現(xiàn)場用到中頻繁出現(xiàn)脆斷,測試的力學(xué)性能數(shù)據(jù)解釋提高材質(zhì)堅韌是很有必要的,在材質(zhì)固定的狀況下,通過恰當(dāng)下降強(qiáng)度指標(biāo)來提高堅韌是個優(yōu)異的旋轉(zhuǎn)。自我犧牲的強(qiáng)度可以通過增加螺栓直徑的方法補(bǔ)救。

例證3:高強(qiáng)度螺栓毛病斷裂形式形貌圖

圖3為高強(qiáng)度螺栓缺陷斷裂

圖3高強(qiáng)度螺栓折斷時從應(yīng)力集中程度較高的螺紋槽弧形倒角處啟裂,啟裂部位有很多撕開棱,以解理形貌為主,且存在沿晶斷裂特點(diǎn),該螺栓在受力時

時有發(fā)生沿晶折斷。當(dāng)斷裂從裂紋源處啟裂之后,裂紋以迅速、失穩(wěn)方法展開擴(kuò)展直至斷裂。材質(zhì)內(nèi)部存在晶體偏粗,晶界偏析的缺點(diǎn),致使了材質(zhì)實(shí)際上許用應(yīng)力減低,這也是裂紋迅速失穩(wěn)擴(kuò)大的先決條件。微裂紋的形成與冶煉時除氣、造渣不徹底有關(guān)。螺栓的裝配扭緊力矩波動范圍大,存在過擰現(xiàn)象;螺栓頭桿結(jié)合處圓角半徑值波動大,部分不符合標(biāo)準(zhǔn)化要求,螺栓生產(chǎn)過程中存在不能有效性支配尺碼精度的疑問。

在螺栓生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度螺栓熱墩模具工作面有R角成型面損壞、熱勞累裂紋等弱點(diǎn),模具支撐面損壞、銹蝕嚴(yán)重,有用膠帶調(diào)整的現(xiàn)象,且生產(chǎn)現(xiàn)場未對螺栓頭桿結(jié)合部R值展開控制。這些毛病使得模具無法確保螺栓同軸度、垂直度等尺碼穩(wěn)定性,會對產(chǎn)品質(zhì)量導(dǎo)致影響,增加螺栓時有發(fā)生斷裂的高風(fēng)險。