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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,達到一定的次數即會發生疲勞斷裂,一般疲勞的次數在百萬次以上。而回旋轉工件的連接螺栓使用次數才達到數百次,所以不會發生疲勞失效。

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

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,并且標準中規定,螺栓在楔形負載上試驗,頭桿結合部不應該發生斷裂”。



      2、缺陷斷裂

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


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

(2)氫脆:標準上關于熱處理防氫脆的規定,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,電鍍后應除氫進行消除氫脆處理,否則易發生氫脆斷裂 。將斷裂的螺栓共3 個送至某材料質量監督檢測中心進行失效分析,根據該中心的電鏡掃描、金相分析及化學成分分析得出以下結論。

1)宏觀斷口形貌分析:發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,除終斷區外,可分為兩個區域。其中顏色較深、呈黑灰色的光滑區為早期開裂區,斷面存在污染或氧化現象,斷裂源產生于該區外表面螺栓根部,斷裂源區有應力臺階,說明存在應力集中現象。另一區域為二次開裂區,表面呈灰色,略顯粗糙,可見放射狀及臺階花樣。

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