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10.9級高強度螺栓斷裂兩個主要原因,你知道嗎?


你知道高強度螺栓斷裂的兩大主要原因嗎,今天,法士威就給大家做個詳細介紹。



在實際的生產(chǎn)使用中,如果遇到螺栓斷裂的情況我們該如何去去分析原因,我們拿10.9級高強度螺栓斷裂來舉例子,其實主要原因有兩個:過載斷裂和缺陷斷裂。

下面我們來看看詳細分析:

      1、過載斷裂

引起過載斷裂的原因有3個:疲勞、過載、與連接面不垂直。


(1)疲勞:螺栓在交變的載荷作用下,達到一定的次數(shù)即會發(fā)生疲勞斷裂,一般疲勞的次數(shù)在百萬次以上。而回旋轉(zhuǎn)工件的連接螺栓使用次數(shù)才達到數(shù)百次,所以不會發(fā)生疲勞失效。

(2)過載:10.9 級高強度螺栓連接時需要有預(yù)緊力(螺栓預(yù)拉伸),按照回轉(zhuǎn)支承的要求:螺栓的預(yù)緊力矩為 900Nm。螺栓受力情況見表 1。從表中可以得出,螺栓預(yù)緊力與載荷最大拉力之和為 229.7kN,小于許用拉力 293kN,安全系數(shù)為 1.28,滿足機械轉(zhuǎn)臺對于安全系數(shù)的要求。經(jīng)復(fù)查復(fù)核,定力矩(900Nm)液壓扳手為數(shù)顯指示,使用前由操作者和檢驗人員確認在有效期內(nèi)、定力矩的數(shù)值準確,因此可以排除預(yù)緊力過大原因。如果操作失誤,也可能會導(dǎo)致螺栓的擰緊力矩過大,最終導(dǎo)致螺栓過載斷裂,但是此種過載斷裂的宏觀斷口如圖2所示,與發(fā)生斷裂螺栓的宏觀斷口有明顯的區(qū)別,從圖中可以看出斷口有明顯的拉伸過程,所以可以排除預(yù)緊力過大導(dǎo)致斷裂。

3)與連接面不垂直:螺栓的軸線與安裝面不垂直,會導(dǎo)致螺栓頭的受力不均,螺栓的拉力增大,最終螺栓斷裂。實測發(fā)生斷裂螺栓安裝面的不平度小于 0.5mm,完全滿足螺栓的使用要求,并且標準中規(guī)定,螺栓在楔形負載上試驗,頭桿結(jié)合部不應(yīng)該發(fā)生斷裂”。



      2、缺陷斷裂

引起缺陷斷裂的原因有 4 個:鐓頭時產(chǎn)生裂紋、氫脆、硬度過高、原材料存在缺陷。


(1)鐓頭時產(chǎn)生裂紋:螺栓鐓頭的制造工序中,局部區(qū)域材料塑性變形可達 60%~80%,產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致斷裂。而鐓頭時如果產(chǎn)生裂紋,在裝配過程中的預(yù)緊力作用下,應(yīng)力集中的部位會即刻發(fā)生斷裂,而實際斷裂的螺栓均為延遲斷裂,所以可以排除鐓頭時產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致斷裂。

(2)氫脆:標準上關(guān)于熱處理防氫脆的規(guī)定,最大抗拉強度額定值大于 1050MPa 高強螺栓和表面淬火工件,電鍍前都需要熱處理,以減少氫脆破壞的危險,電鍍后應(yīng)除氫進行消除氫脆處理,否則易發(fā)生氫脆斷裂 。將斷裂的螺栓共3 個送至某材料質(zhì)量監(jiān)督檢測中心進行失效分析,根據(jù)該中心的電鏡掃描、金相分析及化學成分分析得出以下結(jié)論。

1)宏觀斷口形貌分析:發(fā)生斷裂的螺栓斷口宏觀形貌,三個斷口相似,斷裂均沿螺帽根部,斷口邊緣無宏觀塑性變形。斷口平齊,除終斷區(qū)外,可分為兩個區(qū)域。其中顏色較深、呈黑灰色的光滑區(qū)為早期開裂區(qū),斷面存在污染或氧化現(xiàn)象,斷裂源產(chǎn)生于該區(qū)外表面螺栓根部,斷裂源區(qū)有應(yīng)力臺階,說明存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。另一區(qū)域為二次開裂區(qū),表面呈灰色,略顯粗糙,可見放射狀及臺階花樣。

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