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如何有效的预防紧固件螺栓发生断裂?

1、应力因素及疲劳

  通常紧固件受到剪切、拉伸、弯曲、压缩等等四种不同方式的应力,有时是一、两种应力组合,有时是几种应力都存在,当几种应力都施加在螺栓上,尤其是超负载的情况下,高强度螺栓很容易产生断裂。

  如何预防:要选用合适的材料,选用较大规格、增加强度来增强紧固件抗应力的能力。

2、腐蚀

  腐蚀是螺栓断裂又一个主要原因,腐蚀有普通腐蚀、化学腐蚀、电解腐蚀和应力腐蚀等多种。值得一提的是电解腐蚀,这种腐蚀一般人不太了解,当不同材料组成连接副,在与工件紧固时,由于每种材料的电解电位不同,会产生电子流动,形成“微电池”,在湿润的环境下,电解腐蚀很严重。

  如何预防:严重电解腐蚀的重要环境是潮湿,要采取防护措施,首先要尽量隔绝空气,保持包装物的干燥,防止腐蚀的产生。

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3、氢脆

  氢脆的产生对高强度螺栓来说是致命的缺陷,一旦遇到外力,很容易发生断裂。氢脆的产生原因主要有两种,一种是内部的,由材料冶炼所产生的,这种情况很少发生。di二类是外部的,在酸洗、电镀时游离状态的氢原子产生后,会嵌入基体并扩散到内部,破坏原来的平衡状态,产生晶格畸变,在外力的作用下产生断裂。

  如何预防:有效的解决方式是采用去氢退火。

4、设计及工艺

  在设计中忽略了齿根园或是在滚丝时,牙尖尖锐;在螺丝热轧成型时产生褶皱、凹坑。这些尖角、凹槽的产生是产生裂纹的源泉。

  如何预防:在设计制造中要重视这一问题,避免潜在裂纹的产生。高强度螺栓在调质的过程要遇到di二类回火脆性,要尽可能避免这类回火脆性的产生。

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5、安装及连接

  扭矩太小,造成预紧力过小,在振动或工作状态下锁紧力不足容易产生松动,但是扭矩过大甚至超过规定值,螺纹在超负载的条件下服役,当各种应力组合施加时,很容易产生拉丝、脱扣造成失效。

  如何预防:安装扭矩要在规定范围内,按规定的扭矩进行安装。尤其要了解各种材料、各种表面处理的扭矩系数,采用正确的扭矩值防止连接副失效。

6、材料及热处理

  如果采用普通碳钢,没有Cr、Mo、V等元素,基体强度差,在多重应力作用下容易产生疲劳和断裂。 热处理也是很重要的因素,高强度螺栓调质过程中的回火,在高温回火区域,容易产生硫、磷等杂质元素,杂质元素在晶界上偏聚,产生脆性断裂,尤其是当硬度在HRC35度以上,脆性倾向更加严重。

  如何预防:要根据强度要求不同选择不同的材料,强度越高,合金元素含量要相应增加;

  总之螺栓的断裂涉及面广,要认真分析,尤其是要保留断裂的试样,保持其原始状态,了解材料、硬度、使用安装等一系列情况后才能做出正确的判断,针对性的采取相应措施,有效地防止失效或螺栓断裂。


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