CBIES AUTOMOTIVE|Når bolten er løs, hvorfor fejler den?

CBIES CBIES AUTOMOTIVEer forpligtet til at udvikle mere energibesparende, sikrere og lettere fastgørelsesprodukter. Dens produkter dækkerbolte, nødder, nitter, skruer og andre fastgørelsesmidler.

Bolttræthedsfejl er almindelige i mange luftfarts-, bil- og entreprenørmaskiner. Dette er også en af ​​de førende årsager til mekanisk fejl. Materialet bør ikke belastes ud over dets ultimative trækstyrke, og boltens træthed kan udsætte det for endnu mere stress, hvilket fører til svigt.

Der er mange årsager til fejl i bolte. Ud over kvalitetsproblemer er den mest almindelige årsag, at forspændingskraften er utilstrækkelig til at forårsage løshed. For friktions-type højstyrkebolte har forspændingskraften to funktioner: den ene er at generere intern kompressionskraft, danne friktionskraft, modstå forskydningskraften mellem de fastspændte dele og undgå glidning; den anden er at øge den samlede stivhed af boltforbindelsen. Arbejdsbelastningen deles mellem bolten og den fastspændte del.

Når arbejdsbelastningen påføres leddet, trækkes de fastspændte dele aksialt i den modsatte retning, den ekstra belastning af bolten og arbejdsbelastningen kaldes belastningskoefficienten, og den eksterne arbejdsbelastning deles af bolten og den fastspændte dele, for at undgå boltfejl på grund af for stor belastning.

At dividere den ekstra boltbelastning med boltens effektive diameter giver spændingsstørrelsen, hvis spændingsstørrelsen (ekstra boltbelastning) ikke overstiger holdbarhedsgrænsen, i teorien kan vi sige, at bolten ikke vil svigte, for et uendeligt antal af cykliske belastninger.

Boltedesign, der tager højde for reducerede spændingsstørrelser, anses for at være effektive til at forhindre udmattelsesfejl. Omvendt, hvis boltens spændekraft er utilstrækkelig, og betydningen af ​​spændingen overstiger holdbarhedsgrænsen, vil bolten knække efter et vist antal cyklusser.

A. Undervurdering af arbejdsbyrden

Arbejdsbelastningen af ​​den boltede forbindelsesstruktur er undervurderet, og den faktiske arbejdsbelastning af udstyret under drift overstiger designbelastningen af ​​boltdesignet, hvilket resulterer i en tilspændingskraft, der er mindre end det faktiske behov.

Dette sker lejlighedsvis, især for industrier som specialmaskiner eller biler. På grund af usikkerheden i produktets driftsmiljø er det vanskeligt for designbelastningen fuldt ud at dække de faktiske driftsforhold.

Derudover er den her nævnte arbejdsbelastning en generaliseret arbejdsbelastning, som ikke kun omfatter aksial belastning, men også aksial belastning forårsaget af bøjningsbelastningen; ikke kun mekanisk belastning, men også trækpåvirkninger induceret af faktorer som temperaturændringer.

B. Utilstrækkelig forspænding under montering

Forspændingskraften påført af bolten under samlingen når muligvis ikke sin designværdi. Boltstramningsværktøjets fejl og forskellen i tilspændingsprocessen gør, at den påførte boltforspændingskraft har en vis spredning.

I det tilfælde, hvor drejningsmomentmetoden anvendes til at styre forspændingen, vil spredningen af ​​friktionskoefficienten for gevindparret og bunden af ​​bolthovedet også medføre, at boltens faktiske forspændingskraft er lavere end design forspændingskraft.

C. Tab af boltens forspændingskraft

Tab af boltforspænding er den mest almindelige årsag til utilstrækkelig boltspændekraft. Tab af boltforspænding er uundgåeligt. Selvom der ikke er nogen rotationsløsning mellem bolt og møtrik, vil der være en reduktion i den aksiale forspænding.

Der er mange faktorer, der forårsager tab af boltens forspændingskraft, såsom slid på den fastspændte del, plastisk deformation af bolten efter tilspænding, plastisk kollaps af den fastspændte del, trækkrybning af bolten, kompressionskrybning af den fastspændte del, kontaktflade Aflejring (mikroskopisk konveks plastknusning), termisk udvidelse af bolte og termisk krympning af fastspændte dele osv., hvoraf sætningen og termisk deformation af kontaktfladen er særligt fremtrædende.

Sætninger (indstøbning) af kontaktflader er en lokal plastisk deformation, der opstår under boltfladen, samlingsfladen og gevind som følge af den plastiske udfladning af overfladeruheden.

Det sker på en måde, når to overflader kommer i kontakt og belastes. Det meste af indstøbningstabet opstår, når delene i leddet komprimeres for første gang.

Under påvirkning af forspændingskraft og ekstern belastning falder de lokale mikroskopiske fremspring sammen og deformeres, hvilket gør kontaktflader tættere, og spændelængden reduceres lidt.

Boltens brudcyklus kan forudsiges af SN-kurven

Bolteforbindelser evalueres ved aksial belastningsudmattelsestest for at forstå graden af ​​cyklisk belastning, der kræves for at svigte samlingen,

ISO3800:1993 specificerer, at cyklusser med udmattelsestest 104~107 gentages ved en specificeret spændingsstørrelse, indtil der opstår træthedsfejl.

Dette gentages derefter for mange forskellige spændingsstørrelser for at opnå en SN-kurve.

SN-diagrammet er et diagram til test af boltbrud, som viser forholdet mellem spændingsområdet og antallet af cyklusser og forudsiger boltens udmattelseslevetid. Det skal bemærkes, at den lodrette akse i SN-diagrammet repræsenterer det aksiale spændingsinterval, ikke den aksiale spænding. Desuden er træthed relateret til boltspænding og et antal cyklusser, men ikke til boltens samlede spænding. Billedet til højre viser SN-diagrammet af et stålgevind.

RBHT betyder processen med at rulle tråd før varmebehandling; RAHT betyder processen med at rulle tråd efter varmebehandling.

Det kan ses af figuren, at bøjningspunktet, hvor kurven går jævnt over i en ret linie, er grænsespændingsområdet, det vil sige, at der ikke vil ske udmattelsesskader inden for dette grænsespændingsområde; når belastningscyklussen overstiger 1×106 gange, vil spændingsgrænsen ikke længere falde.

Kurven i figuren er at bruge "B10" til at beregne levetiden (B10 er 10 procent fejlrate), og holdbarhedsgrænsespændingen for RBHT gevind (grad 10,9) er 90 MPa.

Når du designer boltede forbindelser, skal du derfor holde det aksiale spændingsområde for boltene under 90 MPa i strukturelle applikationer.

For at forbedre udmattelseskoefficienten bruger motoringeniører sædvanligvis 45MPa som grænsen for højfrekvent cyklisk stress, således at udmattelsessikkerhedsfaktoren (dvs. udmattelseskoefficienten) er større end eller lig med 2.0.

Til analyse af årsagen til boltudmattelsesbrud er det nødvendigt ikke kun at detektere og analysere bruddet, materialet, defekten osv., men også at udføre mekanisk analyse på boltforbindelsen for at detektere den eksterne belastning, boltens klemkraft og boltens ydeevne og analysere boltens arbejdstilstand.

CBIES-oplevelsesoversigt:

Bolteløsning og træthedskonkurrencefejl er en relativt ny forskningsretning. Den fokuserer ikke kun på ensidig løsnelse eller udmattelse af bolte, men overvejer samtidig mulig løsning og udmattelse og studerer de to under forskellige belastninger. Hvad sker først? Hvilket spillede en ledende rolle i boltfejl?

Under serviceprocessen af ​​bolte udsættes de for tværgående forskydningsbelastninger og aksiale spændings- og kompressionsbelastninger på samme tid. Testresultaterne opnået af en enkelt belastningsform kan ikke bruges til forudsigelse af boltfejl i komplekse miljøer. Derfor er de konkurrerende fejlmekanismer boltløshed og træthed. Forskningen har større gennemførlighed og kan bruges som en ny retning for boltforskning i fremtiden.