A mechanikus berendezéseket és acélszerkezeteket különféle alkatrészekből állítják össze, amelyek többsége menetes rögzítőelemekkel fixen össze van kötve. A menetes rögzítőelemek meghibásodása közvetlenül a berendezés meghibásodásához vezet. Súlyos esetekben a berendezés leállását, szerkezeti összeomlást és akár személyi sérülést is okozhat.

Tekintettel a rögzítőelemek meghibásodásának nagy gyakoriságára és súlyos veszélyeire, a technikusoknak szisztematikusan elemezniük kell a kiváltó tényezőket, és célzott javítási és megelőzési intézkedéseket kell megfogalmazniuk a rögzítési hibák alapvető kiküszöbölésére.

A rögzítőelemek meghibásodásait alapvetően két kategóriába sorolják. Az első kategória a csavartörési meghibásodás, amely a kapcsolódó szerkezetek azonnali szétválását okozza, és általában súlyos berendezéshibákat és biztonsági baleseteket okoz. A második kategóriába tartozik a menetpár lazítás és a menet elcsúszásacsavarok vagy anyák, ami apró relatív elmozdulást okoz a csatlakoztatott részek között, és a berendezés részleges meghibásodásához és a működési pontosság csökkenéséhez vezet.

A rögzítőelemek meghibásodása progresszív folyamat. Az időben történő kezelés nélküli kisebb meglazítás tovább romlik, és végül a csavarok és anyák teljes szétválását okozza, ami súlyos biztonsági baleseteket okoz. A gyakorlati alkalmazások során a legtöbb alkalmazott félreérti, hogy a csavartörést kizárólag az anyaghibák és az anyák rossz minősége miatti meglazulás okozza, miközben figyelmen kívül hagyja az olyan alapvető problémákat, mint az ésszerűtlen szerkezeti tervezés és a nem szabványos szerelési folyamatok. Ez a cikk szisztematikusan elemzi a különböző csavartörési hibák okait a tervezés és az összeszerelés szempontjából.

1 Nyírási törés

A csavar nyírási törése többnyire menetes csatlakozásoknál fordul elő tiszta előfeszítés mellett. A nyírási törésfelület két összekapcsolt rész csatlakozási felületén található, kis sima és világos nyírási területet biztosítva. A konkrét meghibásodások okait az alábbiakban foglaljuk össze.

1.1 Tervezési okok

(1) Az elégtelen súrlódási együttható a csatlakozási felületen vagy a nem megfelelően kiválasztott csavarspecifikációk nem megfelelő előfeszítéshez vezetnek. Ha a csuklófelületen a súrlódási erő kisebb, mint az fF′＜F képlettel kifejezett keresztirányú munkaterhelés (ahol f a határfelület súrlódási együtthatója, F′ a csavar előfeszítése és F a keresztirányú munkaterhelés), relatív csúszás lép fel a csatlakoztatott alkatrészek között. A csavar szárát a furat falából kinyomó és nyíróerő éri. Amint a nyírófeszültség meghaladja a csavar anyagának nyírószilárdságát, nyírótörés következik be. Az ütköző terhelés alatt mozgó alkatrészek érzékenyebbek az ilyen meghibásodásokra. A szerkezeti tervezésben a terheléscsökkentő alkatrészeket és a pozicionáló vállakat keresztirányú terhelések viselésére lehet alkalmazni, így a csavarok csak húzócsatlakozást végeznek nyíróerő felhordása nélkül.

(2) A lazulásgátló szerkezet nélküli rögzítőket vibráló munkakörülmények között alkalmazzák. A berendezés hosszú -rezgése meglazítja a menetpárt és csillapítja a csavarok előfeszítését, ami elégtelen interfészsúrlódást és további alkatrészek csúszását és a csavar nyírási törését eredményezi. Rezgéskörnyezetben működő szerkezeteknél speciális kilazulásgátló rögzítőket, például Spirallock anyákat és érvényes nyomatékot biztosító anyákat kell alkalmazni, hogy megakadályozzák a kilazulás meghibásodását.

1.2 Az összeszerelés okai

Az elégtelen szerelvény-meghúzási nyomaték a csavarok nem megfelelő előfeszítéséhez és nem megfelelő interfész-súrlódáshoz vezet. A külső terhelések az alkatrészek viszonylagos csúszását okozzák, és végül a csavarok nyírótörését okozzák. A csavarok meghúzási nyomatéka kritikus folyamatjelző az acélszerkezetek tervezésében és a motorszerelésben, és szigorú ellenőrzést igényel. Más iparágakban azonban gyakran elhanyagolják a szabványos nyomatékkezelés hiánya miatt. Gyakorlati meghibásodás esetén a legtöbb menet lazulási és törési hibát a nem megfelelő összeszerelési nyomaték okozza.

A menetpár szorítóereje a forgó anyák vagy csavarok által jön létre, és pozitívan korrelál az összeszerelési nyomatékkal. Annak biztosítása érdekében, hogy az előfeszítés megfeleljen a tervezési követelményeknek, az összeszerelési forgatónyomatékot egyértelműen meg kell határozni a folyamatdokumentumokban, és szigorúan be kell tartani a működés során. Az összeszerelési nyomaték számítási képlete a következő:

M=KPD

Ahol: M - Szerelési nyomaték (Nm); K - Nyomatékegyüttható; P - Tervezett előterhelés (kN); D - Névleges csavarátmérő (mm).

Hagyományos kivitelben a csavar előfeszítése az anyag folyáshatárának 60-80%-án belül van beállítva 1,2 feletti biztonsági tényezővel. A különböző specifikációjú és szilárdsági fokozatú csavarok folyási terhelése a GB/T 3098.1.

A nyomatéktényezőt a menetpárok súrlódási tényezője és a köztük lévő érintkezési felület határozza megkötőelemekés a kapcsolódó részek. Befolyásolja a felületkezelés, a szilárdsági pontosság, a geometriai tűrés, a menetpontosság, a támasztófelület érdessége és a szerkezeti merevség. A felületkezelés a domináns tényező. A különböző felületkezelések nagy, akár közel dupla nyomaték-együttható eltéréshez vezetnek. Az azonos specifikációjú és szilárdságú menetpárok esetében a foszfátozás forgatónyomaték-együtthatója körülbelül 0,13-0,15, míg a feketítésé 0,26-0,30.

Ezért a foszfátozással és feketedéssel kezelt kötőelemek közel kétszeres előfeszítési különbséget produkálnak ugyanazon összeszerelési nyomaték mellett. A nyomatéktényezőt kísérletekkel kell kalibrálni. A kötőelemek gyártóinak szigorúan ellenőrizniük kell a felületkezelési folyamatokat, hogy biztosítsák az egyes tételek állandó nyomaték-együtthatóit. A felhasználók nem módosíthatják önkényesen a felületkezelési követelményeket, hogy elkerüljék az elégtelen előfeszítést, a csavar megnyúlását vagy a nyomaték együttható ingadozása miatti törést.

2 Fáradt törés

A fáradásos törés az egyik leggyakoribb csavartörési mód. A legtöbb fáradási hiba a gyártási hibákból ered, beleértve a csavarfejek alatti sima átmeneti filéket, az elégtelen menetgyökér-sugarat, a felületi karcolásokat és az anyagzárványokat. Mindeközben a nem-szabványos összeszerelés is fontos ösztönző a kifáradásos törésekre és a lehetséges biztonsági balesetekre.

Példaként az autókerékcsavarokat véve a szerkezeti kialakítás lehetővé teszi, hogy a kerékcsavarok csak axiális előfeszítést viseljenek el közvetlen radiális terhelés nélkül. Az elégtelen összeszerelési nyomaték nem megfelelő előfeszítéshez és elégtelen súrlódáshoz vezet a kerékagy és a féltengely között, ami viszonylagos csúszást okoz a jármű működése közben.

A kerék nagy sebességű-forgása során a csavar időnként az aggyal együtt forog. A csavarszárra váltakozó extrudáló erő hat a furat falának mindkét oldaláról, ami nagy-frekvenciás ciklikus radiális terheléseket eredményez. A hosszú -ciklikus terhelés hatására kifáradási repedések keletkeznek és kitágulnak, ami végül a csavar kifáradása miatti töréshez vezet.

Ha a kerékcsavarok törése a jármű működése után következik be, az ellenőröknek először meg kell figyelniük a törés morfológiáját, hogy előzetesen megítéljék a fáradtság meghibásodását, mielőtt további{0}}mélyreható elemzést végeznének.

3 Túlterhelési törés

A túlterhelési törés olyan húzótörésre utal, amikor a teljes tengelyirányú terhelés meghaladja a csavar anyagának megengedett határértékét. Mivel a menetes szakasz effektív felfekvési felülete kisebb, mint a nagyobb feszültségkoncentrációjú sima száré, a túlterhelési törés többnyire a menetes szakaszon következik be, amely törésmorfológiával előzetesen azonosítható.

A 8.8-as fokozatú csavarok túlterheléses törés után nyilvánvaló elnyelést mutatnak; A 10.9-es fokozatú csavarok enyhe nyakkivágást mutatnak; A 12.9-es fokozatú, nagy szilárdságú-csavarok alapvetően nem rendelkeznek nyakkivágással normál túlterhelési körülmények között.

A 8.8-12.9 fokozatú csavaroknál is előfordulhat nyilvánvaló bemetszése nem minősített anyagokkal, nem megfelelő hőkezeléssel, nem teljes kioltással vagy nem megfelelő magkeménységgel. Ezért a túlterheléses törés megítélési kritériumai a következők:

(1) Nyakú töréseknél a mintavizsgálatot a GB/T 3098.1. szerint kell elvégezni. A túlterheléses törés akkor igazolható, ha a mag keménysége megfelelő.

(2) Metallográfiai elemzés szükséges12.9-es fokozatú, nagy szilárdságú-csavaroktúlterhelési törés meghatározásához, mert a menetfelületi hibák és az anyaghibák menetszakasztörést is okozhatnak, és nem lehet pusztán a megjelenés alapján megítélni.

A túlterhelési törés főként a csavarkötéseknél fordul elő axiális terhelés hatására, ennek három fő oka van:

a. A túl nagy szerelési nyomaték miatt az előfeszítés meghaladja a csavar anyagának folyáshatárát, ami a csavar megnyúlását vagy törését eredményezi az összeszerelés során.

b. Túlzott összeszerelési előfeszítés, közel a csavar folyáshatárához. A berendezés működése során a csavar viseli a maradék előfeszítést és az üzemi terhelést is. A két anyagszilárdsági határt meghaladó terhelés egymásra hatása túlterhelési törést okoz. Állandó munkaterhelés mellett a nagyobb összeszerelési előterhelés nagyobb maradék előterheléshez és nagyobb túlterhelési kockázathoz vezet.

c. Nem megfelelő csavarválasztás, elégtelen névleges menetátmérővel, amely nem felel meg a szerkezeti tervezés csapágyazási követelményeinek.

4 Csavartörés a szerelvény excentrikus terhelése miatt

Az excentrikus terhelés miatti csavartörés az összeszerelési folyamat tipikus meghibásodása. Nyilvánvaló félhold alakú kopásnyomok figyelhetők meg a csavartartó felületén, a tényleges csapágyfelület csak a teljes támasztófelület 1/4-1/3-át teszi ki, és a feszültségeloszlás erősen egyenetlen. A törés közelében lévő csavarszár a feszültség irányával ellentétesen elhajlik, tipikus excentrikus hajlítási és törési jellemzőket mutat.

A csavarok excentrikus terhelési meghibásodását főként két tényező okozza:

Először is, a csatlakoztatott részek érintkező támasztófelülete ferde vagy egyenetlen, ami helyi feszültséget okoz a készülékencsavarfejés excentrikus terhelés kialakítása, amely ennek a meghibásodási esetnek a fő oka.

Másodszor, a csavarszár túlzott egyenességi hibája vagy hajlítási deformációja az összeszerelés során eredő excentrikus terhelést okoz.

A kétféle excentrikus terhelés feszültséghelyzetben és szár hajlítási irányában jelentősen eltér, ami a tartófelületi feszültségnyomok és a csavar alakváltozási iránya alapján különböztethető meg.

5 Következtetés

A rögzítőelemek hibáit, mint például a törés, a menet elcsúszása és kilazulása nem mindig a termék minőségi hibái okozzák. A szabványos hibaelhárítási eljárásokat kell követni, ha a rögzítés meghibásodik:

Először is, a meghibásodott mintákat teljesen meg kell őrizni, és meg kell védeni a törésfelületeket a rozsdától, az ütközéstől és a másodlagos sérülésektől a pontos hibaelemzés érdekében.

Másodszor, előzetesen határozza meg a meghibásodás típusát és a késztetést a törés morfológiája, a minta megjelenése, a felületi feszültségnyomok és a tényleges munkakörülmények alapján.

Harmadszor, végezzen professzionális fizikai és kémiai vizsgálatokat, beleértve a metallográfiai elemzést és a keménységérzékelést. Ha az anyag- és hőkezelési mutatók megfelelnek a nemzeti szabványoknak, a hiba a szerkezeti tervezésből vagy az összeszerelési folyamatból ered; ellenkező esetben a rögzítőelem minőségi hibája.

Negyedszer, célzott kijavítási és megelőzési intézkedéseket kell megfogalmazni a megerősített hibaokok alapján, szabványosítani a tervezési specifikációkat és optimalizálni az összeszerelési folyamatokat a hasonló hibák megismétlődésének elkerülése érdekében.