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高強度螺栓聯結副斷裂的原因及防治

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2012-09-20 09:20:00
  高強度螺栓常見的失效形式為松動脫落,掉頭斷裂脫扣等幾種情況,分析原因,主要歸納為以下幾個方面:
 
  1、應力因素及疲勞: 通常緊固件受到剪切、拉伸、彎曲、壓縮等等四種不同方式的應力,有時是一、兩種應力組合,有時是幾種應力都存在,當幾種應力都施加在螺栓上,尤其是超負載的情況下,高強度螺栓很容易產生斷裂。長時間在各種負載條件下,由于各種應力交叉作用,產生了疲勞,疲勞損壞最常見的部位是在齒根園、螺紋、及螺桿與螺紋聯結處,交叉應力產生了疲勞損壞,這種損壞要占到總失效的80%左右,要選用合適的材料,選用較大規格、增加強度來增強緊固件抗應力的能力。
 
  2、腐蝕 腐蝕是螺栓斷裂有一個主要原因,腐蝕有普通腐蝕、化學腐蝕、電解腐蝕和應力腐蝕等多種。值得一提的是電解腐蝕,這種腐蝕一般人不太了解,當不同材料組成連接副,在與工件緊固時,由于每種材料的電解電位不同,會產生電子流動,形成“微電池”,在濕潤的環境下,電解腐蝕很嚴重。嚴重電解腐蝕的重要環境是潮濕,要采取防護措施,首先要盡量隔絕空氣,保持包裝物的干燥,防止腐蝕的產生。
 
  3、氫脆 氫脆的產生對高強度螺栓來說是致命的缺陷,一旦遇到外力,很容易發生斷裂。氫脆的產生原因主要有兩種,一種是內部的,由材料冶煉所產生的,這種情況很少發生。第二類是外部的,在酸洗、電鍍時游離狀態的氫原子產生后,會嵌入基體并擴散到內部,破壞原來的平衡狀態,產生晶格畸變,在外力的作用下產生斷裂。有效的解決方式是采用去氫退火。
 
  4、設計及工藝 在設計中忽略了齒根園或是在滾絲時,牙尖尖銳;在螺絲熱軋成型時產生褶皺、凹坑。這些尖角、凹槽的產生是產生裂紋的源泉,在設計制造中要重視這一問題,避免潛在裂紋的產生。高強度螺栓在調質的過程要遇到第二類回火脆性,要盡可能避免這類回火脆性的產生。
 
  5、安裝及連接 安裝扭矩要在規定范圍內,扭矩太小,造成預緊力過小,在振動或工作狀態下鎖緊力不足容易產生松動,但是扭矩過大甚至超過規定值,螺紋在超負載的條件下服役,當各種應力組合施加時,很容易產生拉絲、脫扣造成失效。因此要按規定的扭矩進行安裝。尤其要了解各種材料、各種表面處理的扭矩系數,采用正確的扭矩值防止連接副失效。 安裝聯結副時表面的粗糙度及垂直度也會影響聯結副的使用,表面粗糙安裝時要克服摩擦損失一部分扭力,擰緊力相應減少。垂直度不好,擰緊時由點接觸變成面接觸的過程中,扭矩損失了一部分,同時擰緊時,螺栓頭部橫向應力增大,容易產生頭部斷裂。
 
  6、材料及熱處理 要根據強度要求不同選擇不同的材料,強度越高,合金元素含量要相應增加,如果采用普通碳鋼,沒有Cr、Mo、V等元素,基體強度差,在多重應力作用下容易產生疲勞和斷裂。 熱處理也是很重要的因素,高強度螺栓調質過程中的回火,在高溫回火區域,容易產生硫、磷等雜質元素,雜質元素在晶界上偏聚,產生脆性斷裂,尤其是當硬度在HRC35度以上,脆性傾向更加嚴重。 總之高強度螺栓聯結副的斷裂涉及面廣,要認真分析,尤其是要保留斷裂的試樣,保持其原始狀態,了解材料、硬度、使用安裝等一系列情況后才能做出正確的判斷,針對性的采取相應措施,有效地防止失效或螺栓斷裂。
此文關鍵字:高強度螺栓,地腳螺栓,六角螺栓,雙頭螺栓,膨脹螺栓,不銹鋼螺栓