Analiżi Ta 'Kawżi Komuni ta' Ksur tal-bolt tal-Qafliet

Hemm diversi raġunijiet għal ksur tal-boltqfieli. B'mod ġenerali, il-ħsara tal-bolt hija kkawżata minn fattur ta 'stress, għeja, korrużjoni u fraġilità ta' l-idroġenu.

Ksur tal-bolt

1. Fattur ta 'tensjoni
Stress konvenzjonali li jaqbeż (tensjoni żejda) huwa kkawżat minn kwalunkwe waħda jew taħlita ta 'shear, tensjoni, liwi u kompressjoni.
Ħafna disinjaturi l-ewwel jikkunsidraw il-kombinazzjoni ta 'tagħbija tensili, forza ta' preload, u tagħbija prattika addizzjonali. Il-forza ta 'l-issikkar ta' qabel hija bażikament interna u statika, li tikkompressa l-komponenti konġunti. It-tagħbijiet prattiċi huma forzi esterni, tipikament ċikliċi (reċiproċi) applikati għall-qfieli.
It-tagħbija tat-tensjoni tipprova tirreżisti l-komponenti konġunti milli jinfetħu. Meta dawn it-tagħbijiet jaqbżu l-limitu ta 'rendiment tal-bolt, il-bolt jinbidel minn deformazzjoni elastika għal deformazzjoni plastika, li tirriżulta f'deformazzjoni permanenti tal-bolt. Għalhekk, ma jistax jiġi rrestawrat għall-istat oriġinali tiegħu meta titneħħa t-tagħbija esterna. Għal raġunijiet simili, jekk it-tagħbija esterna fuq il-bolt taqbeż is-saħħa tat-tensjoni aħħarija tagħha, il-bolt jinkiser.
L-issikkar tal-bolt jinkiseb billi tgħawweġ bil-forza tat-tagħbija minn qabel. Waqt l-installazzjoni, it-torque eċċessiv iwassal għal issikkar żżejjed u jnaqqas is-saħħa tat-tensjoni axjali tal-qfieli billi jissuġġettahom għal tensjoni żejda. Fi kliem ieħor, boltijiet soġġetti għal torsjoni kontinwa għandhom valuri ta 'rendiment aktar baxxi meta mqabbla ma' boltijiet suġġetti direttament għal tensjoni u tensjoni. B'dan il-mod, il-bolt jista 'jċedi qabel ma jilħaq is-saħħa minima tat-tensjoni tal-istandard korrispondenti. Torque kbir jista 'jżid il-forza tal-issikkar ta' qabel tal-bolt u b'mod korrispondenti jnaqqas il-looseness tal-ġonta. Sabiex tiżdied il-forza tal-illokkjar, il-forza ta 'l-issikkar minn qabel hija ġeneralment stabbilita f'limitu ta' fuq. B'dan il-mod, sakemm id-differenza bejn is-saħħa tar-rendiment u s-saħħa tat-tensjoni aħħarija ma tkunx żgħira, il-boltijiet ġeneralment ma jċedux minħabba t-torsjoni.
Shear load tapplika forza vertikali għall-assi lonġitudinali tal-bolt. Shear stress huwa maqsum f'shear stress wieħed u doppju shear stress. Minn dejta empirika, l-istress shear uniku aħħari huwa madwar 65% tal-istress tensili aħħari. Ħafna disinjaturi jippreferu tagħbijiet ta 'shear minħabba li jutilizzaw is-saħħa tat-tensjoni u l-shear tal-boltijiet. Huma jaġixxu prinċipalment bħal kavilji, li jiffurmaw konnessjonijiet relattivament sempliċi għal qfieli soġġetti għal shear. L-iżvantaġġ huwa li l-konnessjonijiet ta 'shear għandhom firxa limitata ta' applikazzjonijiet u ma jistgħux jintużaw ta 'spiss, peress li jeħtieġu aktar materjali u spazju. Aħna nafu li l-kompożizzjoni u l-eżattezza tal-materjali wkoll għandhom rwol deċiżiv. Madankollu, id-dejta tal-materjal li tikkonverti l-istress tensili f'tagħbija ta 'shear spiss ma tkunx disponibbli.
Il-forza ta 'l-issikkar ta' qabel tal-qafliet taffettwa l-integrità tal-konnessjonijiet ta 'shear. Aktar ma tkun baxxa l-forza tal-preload, iktar ikun faċli li s-saff tal-ġonta jiżżerżaq meta jkun f'kuntatt mal-bolt. Il-kapaċità tat-tagħbija ta 'shear hija kkalkulata billi jiġi mmultiplikat in-numru ta' pjani trasversali (pjan ta 'shear wieħed jissejjaħ single shear, u żewġ pjani shear jissejħu double shear), li għandhom ikunu l-cross-sections ta' boltijiet mhux bil-kamin. Aħna ma nirrakkomandawx id-disinn ta 'shear permezz ta' ħjut, peress li s-saħħa tal-shear tal-qfieli tista 'tiġi megħluba b'konċentrazzjoni ta' stress meta tinbidel is-sezzjoni trasversali. Meta tiddetermina s-saħħa ta 'shear tal-qafliet, xi disinjaturi jużaw iż-żona tat-tensjoni tat-tensjoni, filwaqt li oħrajn jippreferu sezzjonijiet ta' dijametru żgħir. Jekk il-bolt fil-konnessjoni tal-shear huwa mibrum għall-valur speċifikat (kif muri fil-Figura 2), il-wiċċ tat-tgħammir tas-saff ta 'kuntatt ma jistax jibda jiżżerżaq sakemm jaqbeż ir-reżistenza tal-frizzjoni barra. Iż-żieda tal-frizzjoni bejn l-uċuħ tat-tgħammir tista 'ttejjeb l-integrità ġenerali tal-konnessjoni. Xi drabi, minħabba d-daqs tal-partijiet u r-rekwiżiti tad-disinn, in-numru ta 'boltijiet li għandhom jintużaw jista' jkun limitat.

Figura 2: Irrispettivament minn jekk il-komponent ta 'konnessjoni huwiex qatgħa waħda jew qatgħa doppja, il-wiċċ tat-tqattigħ m'għandux jgħaddi mill-parti bil-kamin tal-qafla
Minbarra t-tagħbijiet tat-tensjoni u ta 'shear, l-istress tal-liwi huwa tagħbija oħra li l-boltijiet jesperjenzaw, ikkawżata minn forzi esterni li mhumiex perpendikolari għall-assi lonġitudinali tal-bolt u jinsabu fuq l-uċuħ tal-bearing u t-tgħammir. B'mod ġenerali, iktar ma tkun sempliċi l-konnessjoni tal-qafliet, iktar tkun kbira l-integrità u l-affidabbiltà tagħha.
2. Għeja
Bħalissa m'hemm l-ebda leġiżlazzjoni speċifika li tidderieġi lill-fornituri biex jixtru komponenti ewlenin li jikkonformaw mal-istandards industrijali fir-regolamenti rilevanti għall-qfieli industrijali, speċjalment mingħajr ma ssemmi l-kawża ewlenija tal-falliment tal-qfieli - għeja. Il-ħsara mill-għeja hija stmata li tammonta għal 85% tan-numru totali ta 'fallimenti tal-qfieli.
L-għeja fil-boltijiet hija l-azzjoni kontinwa ta 'tagħbijiet tensili ċikliċi, li tirriżulta fiboltijiettkun soġġetta għal forzi ta' preload relattivament żgħar u tagħbijiet tax-xogħol alternanti. Taħt kundizzjonijiet ta 'tagħbija doppja bħal dawn għal żmien twil, il-boltijiet ifallu meta s-saħħa tat-tensjoni nominali tagħhom tkun inqas minn. Il-ħajja tal-għeja hija ddeterminata min-numru u l-amplitudni taċ-ċikli tal-istress tat-tagħbija. Xi konnetturi kkompressati, bħal preses, tagħmir tal-ittimbrar, u makkinarju tal-iffurmar, jistgħu wkoll jesperjenzaw ksur tal-għeja. Stress komposti multipli huma ġġenerati bejn il-qawwa u l-preload waqt it-tħaddim. F'movimenti ripetuti ta 'tiġbid, in-numru u l-amplitudni tal-bidliet fl-istress huma affettwati mill-grad ta' għeja u ħsara.
Qafliet industrijali tipiċi, bħal viti hex, kontinwament jittawwal u jerġgħu lura għall-forma oriġinali tagħhom f'ċerta firxa ta 'elastiċità. Jekk ikunu soġġetti għal stress lil hinn min-normal u lil hinn mill-medda elastika, jgħaddu minn deformazzjoni permanenti sakemm eventwalment jinkisru. L-imġieba li testendi u tirritorna għal stat estiż tissejjaħ ċiklu. Kamin tas-sokit eżagonali jista' jiflaħ madwar 240-10 ċikli ta' gradi kuljum (massimu) kif muri fil-Figura 3.

Figura 3 Dijagramma Goodman imtejba

Id-dijagonali bit-tikek tindika l-valur medju tat-tagħbija tal-kamin alternanti bi probabbiltà ta '90% għal 10 miljun ċiklu. Il-linja djagonali attwali turi li meta l-forza tal-issikkar ta 'qabel il-kamin tilħaq 100ksi, id-devjazzjoni massima bejn it-tagħbija dinamika u l-istress medju hija 12ksi.
Qafliet eventwalment se xquq minħabba ċikli ta 'stress ripetuti minn quċċata għal quċċata. Il-ksur normalment iseħħ fil-punt l-aktar vulnerabbli tal-qafla, li l-inġiniera jirreferu għalih bħala "żona ta 'konċentrazzjoni massima tal-istress". Ladarba l-mikroxquq iseħħu fil-punt tal-konċentrazzjoni tal-istress u jkomplu jkunu soġġetti għal stress, ix-xquq jinfirxu malajr, u jikkawżaw ħsara mill-għeja lill-qafla. Intrapriżi li jimmanifatturaw qfieli għal użu industrijali qed jesploraw kontinwament proċessi ġodda ta 'molding u jiddisinjaw u jiżviluppaw metodi ġodda ta' manifattura li jistgħu jegħlbu d-dgħufijiet fatali msemmija hawn fuq.
L-aktar postijiet komuni ta 'falliment ta' għeja jinkludu l-ġonta (jiġifieri l-ewwel ħajt mgħobbi), il-flett ta 'l-għeruq, il-ħajta u t-terminazzjoni tal-ħajta. Minħabba t-titjib tas-saħħa tal-għeja permezz tal-iżvilupp ta 'materjali u metodi ta' produzzjoni aħjar fl-industrija tal-manifattura, il-ħjut saru l-iktar punt dgħajjef tal-qfieli u bħalissa l-ogħla proporzjon ta 'ħsara li tikkawża f'falliment tal-għeja.
L-interrelazzjoni bejn il-varjabbli tal-istress fid-disinn u l-karatteristiċi tal-prestazzjoni tal-qfieli tagħmel l-iffissar tal-istandards tas-saħħa tal-għeja biċċa xogħol diffiċli. Bħalissa, huwa proċess kumpless biex jiġi ddeterminat in-numru ta '"ċikli għall-ksur" u titkejjel is-saħħa relattiva ta' serje ta 'qfieli.
3. Korrużjoni
Raġuni oħra għall-ksur tal-bolt hija l-korrużjoni. Il-korrużjoni għandha ħafna forom, inkluża korrużjoni ordinarja, korrużjoni kimika, korrużjoni elettrolitika, u korrużjoni tal-istress. Il-korrużjoni elettrolitika tirreferi għall-espożizzjoni tal-qfieli għal diversi aġenti niedja bħal ilma tax-xita jew ċpar aċiduż, li huma elettroliti li jistgħu jikkawżaw korrużjoni kimika tal-qfieli; It-tieni nett, minħabba l-materjali differenti tal-qfieli, il-potenzjali elettrolitiċi tagħhom huma differenti, u d-differenza potenzjali tista 'faċilment tiġġenera "mikrobatteriji". Id-disinjaturi għandhom jagħżlu materjali b'potenzali elettrolitiċi simili kemm jista 'jkun ibbażati fuq il-kompatibilità tal-metalli, filwaqt li jeliminaw il-kundizzjonijiet għall-ġenerazzjoni tal-elettroliti biex jipprevjenu qsim ikkawżat minn korrużjoni elettrolitika.
Il-korrużjoni tal-istress hija relattivament limitata. Il-korrużjoni tal-istress teżisti taħt tagħbijiet ta 'tensjoni għolja u taffettwa prinċipalment qfieli magħmula minn azzar liga ta' saħħa għolja. Qafliet magħmula minn azzar liga (speċjalment azzar b'kompożizzjoni ta 'liga għolja) huma suxxettibbli għal qsim taħt stress. Fil-bidu, xquq u fosos huma ġeneralment iffurmati fuq il-wiċċ, u mbagħad iseħħ aktar korrużjoni, li tippromwovi l-propagazzjoni tax-xquq. Ir-rata tal-propagazzjoni tax-xquq hija determinata mill-istress fuq il-bolt u t-toughness tal-ksur tal-materjal. Meta l-materjal li jifdal jiffunzjona sal-punt fejn ma jistax jiflaħ l-istress applikat, iseħħ ksur.
4. Fraġilità tal-idroġenu
Qafliet ta 'l-azzar ta' saħħa għolja (ġeneralment b'ebusija Rockwell ta 'C36 jew ogħla) huma aktar suxxettibbli għall-fraġilità ta' l-idroġenu. L-infraġilità tal-idroġenu hija l-kawża ewlenija tal-ksur tal-qafliet. L-infraġilità tal-idroġenu hija fenomenu li fih l-atomi tal-idroġenu jidħlu u jxerrdu fil-matriċi materjali kollha. Meta l-atomi tal-idroġenu jidħlu fil-matriċi tal-materjal, il-matriċi tgħaddi minn distorsjoni tal-kannizzata, li tfixkel l-istat tal-ekwilibriju oriġinali u tagħmilha faċli biex tinqasam taħt forzi esterni. Meta tagħbija esterna tiġi applikata għall-kamin,l-atomi tal-idroġenu jemigraw lejn iż-żona tal-istress ikkonċentrat ħafna, u jikkawżaw stress sinifikanti bejn it-truf tal-konfini tal-kristall, li jwassal għal ksur bejn il-partiċelli tal-kristall tal-qafla.
Meta l-qfieli jkun fihom idroġenu kritiku qabel l-installazzjoni, huma tipikament jinkisru fi żmien 24 siegħa. Jekk l-idroġenu jidħol fil-qafla, huwa impossibbli li wieħed ibassar meta se jinkiser. Għalhekk, meta jużaw qfieli rilevanti, id-disinjaturi għandhom jispeċifikaw l-għażla ta 'fornituri bi proċessi speċjalizzati u fraġilità minima tal-idroġenu potenzjali.
5. Fatturi oħra
Il-ksur tal-konnessjoni mhux dejjem huwa direttament relatat ma 'ksur katastrofiku tal-qafla. Ħafna fatturi relatati mal-qfieli, bħal telf ta 'preload jew għeja tal-konnessjonijiet tal-qfieli, jistgħu jikkawżaw xedd u kedd; L-offset taċ-ċentru tal-qfieli jista 'jiġġenera storbju u tnixxija waqt l-użu, li jeħtieġu manutenzjoni mhux ippjanata biex jipprevjenu ksur. Pereżempju, il-vibrazzjoni tista 'tnaqqas ir-reżistenza tal-frizzjoni tal-ħjut, u l-konnessjonijiet tal-qfieli jistgħu jirrilassaw minħabba l-applikazzjoni ta' tagħbijiet tax-xogħol wara l-installazzjoni. Dawn il-fatturi, flimkien mal-creep f'temperatura għolja tal-boltijiet, jistgħu jwasslu għat-telf tal-forza tat-tagħbija minn qabel. Xi drabi l-ksur tal-konnessjoni jista 'jiġi attribwit għat-toqba li tgħaddi minnha tkun kbira wisq jew żgħira wisq, iż-żona tal-ġarr tkun żgħira wisq, il-materjal ikun artab wisq, jew it-tagħbija tkun għolja wisq. Kwalunkwe waħda minn dawn is-sitwazzjonijiet ma tikkawżax ksur dirett tal-bolt, iżda tirriżulta f'telf ta 'integrità tal-konnessjoni jew ksur eventwali tal-bolt.