V šroubových spojeních existuje druh selhání známého jako únavová zlomenina. Tato zlomenina se běžně vyskytuje ve vibračních instalačních prostředích a patří k režimům náhlého selhání, jako je vodíkové osvobození. Protože současná technologie nemůže předem předpovídat zlomeniny únavy, musí prevence začít od počátečních fází návrhu a výroby.
Všechny šrouby mají konečný život. Ačkolišroubyjsou opakovaně použitelné komponenty, nelze je používat na dobu neurčitou. Když jsou šrouby podrobeny dlouhodobému přetížení v určitých prostředích, pravděpodobnost zlomeniny únavy se výrazně zvýší. Takové selhání mohou způsobit vážné poškození výrobního zařízení a dokonce vést k bezpečnostním incidentům.
1. mechanismus formování únavové zlomeniny
Široce akceptované vysvětlení zlomeniny únavy šroubů je:
Neshoda materiálu mezišrouba komponenty páření
Geometrické změny v nainstalovaných pohyblivých částech
Koncentrace napětí z nadměrného předběžného napětí
Cyklické nakládání přesahující limity vytrvalostních materiálů
Proces zlomenin zahrnuje:
Iniciace mikro-krara v bodech koncentrace stresu
Progresivní šíření trhlin při cyklickém zatížení
Náhlé katastrofické selhání při kritické velikosti trhliny
2. Klíčové ovlivňující faktory
2.1 Mechanické faktory
Koncentrace napětí na kořenech vlákna a filé pod hlavou
Velikost a frekvence cyklického zatížení
Síla předpětí překračující návrhové limity
2.2 Environmentální faktory
Změny extrémní teploty (-40 stupeň na 400 stupňů)
Korozivní atmosféry (solný sprej, kyselé prostředí)
Vibration amplitudes >0. 5 mm
2.3 Materiálové faktory
Nedostatečná rovnováha silou
Nesprávné tepelné zpracování (např. Nadměrné tempo)
Povrchové vady z výrobních procesů
3. strategie prevence a zmírňování
3.1 Optimalizace návrhu
Kořeny vlákna RADIUS (min. 0. 1mm)
Poloměr filetu pod hlavou větší nebo rovný 1,5 mm
Použijte částečné-šrouby vlákna(netvorná část stopky)
3.2 Zlepšení procesu
Vlákno po úpravě
Výstřel pro zbytkové tlakové stres
Elektroplatování s úlevou z vodíku
3.3 Provozní postupy
Řízení točitele v toleranci ± 10%
Pravidelné ultrazvukové testování (každých 5, 000 cykly)
Výměna po 70% předpovídala únavovou životnost
4. Metody testování a hodnocení
4.1 Testování materiálu
Testování pevnosti v tahu (ASTM A370)
Testování na únavu (metoda ohýbání ohýbání)
Měření houževnatosti zlomenin (metoda J-integrálního)
4.2 Simulace životního prostředí
Tepelná cyklistika (-50 stupeň na 200 stupňů)
Testování slaného spreje (ASTM B117)
Testování únavy vibrací (metoda rezonance)
