بهبود استحکام خستگی پیچ پرمقاومت

استحکام خستگی پیچ پرمقاومت

صرف نظر از بارهای پیچیده ای که آنها تحمل می کنند، رایج ترین شکل شکست برای پیچ و مهره های با استحکام بالا شکست خستگی است. در اوایل سال 1980، کارشناسان 200 مورد از خرابی اتصال پیچ را مطالعه کردند و دریافتند که بیش از 50٪ متشکل از فولاد ck45 و فولاد mo40 به دلیل خرابی خستگی است. بنابراین، بهبود مقاومت در برابر خستگی پیچ‌های با استحکام بالا بسیار مهم است.

علل شکستگی پیچ و مهره

1. حداکثر تنشی که باعث شکست خستگی می شود به طور قابل توجهی کمتر از حد مقاومت ماده تحت تنش استاتیکی و حتی کمتر از حد تسلیم است.
2. شکستگی ناشی از خستگی منجر به شکستگی ناگهانی و شکننده بدون تغییر شکل پلاستیکی قابل توجه می شود.
3. شکستگی ناشی از انباشته شدن میکرو آسیب در طول زمان است.

جهت اطلاع از قیمت قوطی آهن کلیک نمایید.

 

برای پیچ و مهره ها، اشکال اصلی شکست، تغییر شکل پلاستیکی قسمت رزوه ای و شکستگی ناشی از خستگی پیچ است. از این میان بیشترین آسیب به شرح زیر است:

• 65% در محل متصل به مهره
• 20٪ فاصله یبن مهره و سر پیچ
• 15% در فیله بین سر پیچ و پیچ

راهکار های بهبود استحکام خستگی پیچ

1. طراحی را برای کاهش تمرکز استرس بهینه کنید

اندازه انتهایی پیچ ها را به شدت کنترل کنید تا تمرکز تنش را از بین ببرید:

• آ. از فیله های انتقالی بزرگ استفاده کنید
• ب. برش شیار تخلیه
• ج. برش زیر سر پیچ یا استفاده از واشر
• د. بهینه سازی زاویه شیب سر پیچ همچنین می تواند به طور موثر تمرکز تنش را کاهش دهد
• ه. از رزوه تقویت شده استفاده کنید

تفاوت اصلی بین یک رزوه تقویت شده و یک رزوه معمولی، قطر جزئی (d1) رزوه خارجی و شعاع فیله انتقال ریشه (R) است.

ویژگی های کلیدی رزوه تقویت شده شامل قطر جزئی بزرگتر (d1) در مقایسه با رزوه معمولی، افزایش شعاع فیله انتقال ریشه (R) و کاهش غلظت تنش در پیچ است.

الزامات خاصی برای شعاع فیله انتقال ریشه (R) در یک رزوه تقویت شده، با R+ = 0.18042P و rmin = 0.15011P، که در آن P گام است، وجود دارد. در مقابل، چنین الزاماتی برای یک نخ معمولی، که حتی می تواند یک بخش مستقیم داشته باشد، وجود ندارد.

2. بهبود فرآیند تولید

بهبود کنترل فرآیندهای عملیات حرارتی و عملیات سطحی در طول ساخت پیچ و مهره می تواند به طور موثر مقاومت پیچ ها را در برابر خستگی افزایش دهد.

• عملیات حرارتی

پیچ‌ها تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند و سپس نورد می‌شوند تا تنش فشاری باقی‌مانده قابل‌توجهی ایجاد کنند، که تشکیل و رشد ترک‌ها را کند می‌کند و استحکام خستگی آن‌ها را افزایش می‌دهد . جلوگیری از کربن زدایی در طی عملیات حرارتی و مقایسه استحکام خستگی پیچ ها با و بدون کربن زدایی سطحی بسیار مهم است. وجود کربن زدایی منجر به اکسیداسیون کربن در لایه و در نتیجه کاهش سمنتیت در ساختار متالوگرافی و استحکام و سختی کمتر نسبت به سازه های معمولی می شود. به طور معمول، استحکام خستگی پیچ‌ها در شرایط کربن‌زدایی سطحی 19.8 درصد کاهش می‌یابد.

جهت اطلاع از قیمت پروفیل سبک کلیک نمایید.

 

• فسفاته کردن

عملیات فسفاته کردن سطوح پیچ برای جلوگیری از زنگ زدگی و اطمینان از اصطکاک پایدار در هنگام مونتاژ است. علاوه بر این، می تواند سایش را نیز کاهش دهد. در فرآیند نورد رزوه، کاهش اصطکاک بین چرخ نورد رزوه و رزوه پیچ می تواند تأثیر مثبتی بر توزیع تنش روی رزوه پیچ پس از نورد داشته باشد و زبری سطح رزوه را کاهش دهد.

3. پیش بارگذاری مناسب را تنظیم کنید

کشش در یک اتصال پیچ معمولی عمدتاً توسط سه رزوه اول تحت فشار انجام می شود. هنگامی که پیش بار اولیه قابل توجه باشد، تغییر شکل پلاستیک به صورت موضعی در ریشه برخی از رزوه ها رخ می دهد که منجر به تنش پسماند در آن ریشه ها می شود. این تنش فشاری باقیمانده استحکام خستگی رزوه ها را افزایش می دهد. علاوه بر این، تغییر شکل پلاستیکی رزوه ها توزیع تنش را بهبود می بخشد و فشار تماس را کاهش می دهد و همچنین استحکام خستگی رزوه ها را افزایش می دهد.

هرچه پیش بارگذاری بزرگتر باشد، اتصال پیچ بهتر می تواند در برابر جدا شدن و شل شدن پیش بار مقاومت کند. این منجر به استحکام خستگی موثر بالاتر اتصال پیچ می شود .

نتیجه

افزایش نیروی پیش سفت شدن در یک اتصال پیچ، توانایی آن را در مقاومت در برابر شکست خستگی تحت بارهای خارجی چرخه ای بهبود می بخشد و خطر شکست خستگی ناشی از نیروهای ارتعاش و ضربه یا اضافه بار محدود را کاهش می دهد.