Diagrama morfológico e fatores de diferentes formas de fratura de parafusos de alta resistência

O uso deparafusos de alta resistênciaé muito difundido, como na indústria aeroespacial, máquinas de petróleo, carros/caminhões grandes, etc. Durante o uso de parafusos de alta resistência, o modo de falha comum é a fratura. A situação de fratura dos parafusos varia dependendo do uso. Alguns parafusos de alta resistência são fratura por fadiga, alguns são fratura frágil e alguns são fratura por defeito. Com base em nossa compreensão do uso de fixadores e parafusos, a Zhonghua Standard Parts Network compartilhará abaixo diagramas de morfologia de fratura comuns e razões correspondentes para parafusos de alta resistência.
Exemplo 1: Diagrama morfológico da forma de fratura por fadiga de um parafuso de alta resistência

A Figura 1 mostra a fratura por fadiga de parafusos de alta resistência

Entre elas, a fratura A é uma fratura dúctil, e a fratura B é uma fratura por fadiga. Quando a fratura por fadiga e a fratura por tenacidade coexistem, a fratura por fadiga é a primeira fratura, então pode-se inferir que o parafuso de aço b é a primeira fratura. O ajuste frouxo das roscas na seção A~B do parafuso B resultou em concentração de tensão na posição B. Com o tempo, microfissuras se desenvolveram gradualmente sob a tensão alternada da rotação do virabrequim, levando, em última análise, à fratura por fadiga de múltiplas fontes. Depois que o parafuso de aço B quebrou, o parafuso de aço A não conseguiu suportar a força gerada pela rotação do virabrequim, resultando em fratura por sobrecarga. Em resumo, o ajuste frouxo das roscas na seção A~B do parafuso Bparafuso de açocausou desgaste nas roscas do parafuso e no furo do parafuso nesta área. O bloco de equilíbrio e o braço da manivela também ficaram soltos, resultando em pontos de microvibração na superfície de conexão entre os dois. Ao mesmo tempo, a concentração de tensão ocorre na posição B e, sob a tensão alternada da rotação do virabrequim por um longo tempo, microfissuras se formam gradualmente, levando, em última análise, à fratura por fadiga de múltiplas fontes. Após a quebra do parafuso de aço B, o parafuso de aço A é insuficiente para suportar a força gerada pela rotação do virabrequim, resultando em fratura por sobrecarga, o bloco de equilíbrio voando para fora e danos aos componentes do motor. A fratura dos parafusos de aço está relacionada à força axial de aperto insuficiente dos parafusos de fixação do bloco de equilíbrio durante a instalação.
Exemplo 2: Diagrama morfológico da forma de fratura frágil de um parafuso de alta resistência

A figura 2 mostra a fratura frágil do parafuso

A análise macroscópica da superfície de fratura do parafuso de alta resistência mostra que o parafuso na Figura 2 pertence a uma superfície de fratura frágil. Testes adicionais das propriedades mecânicas revelam que os indicadores de dureza e resistência do parafuso de alta resistência são relativamente altos, com uma alta relação entre escoamento e resistência de 0.95; O alongamento, a contração transversal e a energia de impacto diminuem regularmente com o aumento da resistência e da dureza. Portanto,parafusossão submetidos a força de pré-aperto, estresse alternado repetido e cargas de vibração de alta pressão durante a operação, e fratura frágil ocorre frequentemente durante o uso no local. Os dados de desempenho mecânico testados mostram que melhorar a tenacidade do material é necessário. No caso de fixação do material, reduzir o índice de resistência adequadamente para melhorar a tenacidade é uma boa rotação. A resistência sacrificial pode ser compensada aumentando o diâmetro do parafuso.
Exemplo 3: Diagrama morfológico da forma de fratura de defeito de parafuso de alta resistência

A Figura 3 mostra a fratura por defeito de parafusos de alta resistência

Figura 3: Quando um parafuso de alta resistência fratura, ele começa a rachar no chanfro da ranhura roscada com um alto grau de concentração de tensão. O local de início da trinca tem muitas bordas de rasgo, principalmente na forma de clivagem, e exibe características de fratura intergranular. O parafuso é submetido a tensão
Ocorrência de fratura intergranular. Após a fratura iniciar a partir da fonte da trinca, a trinca se propaga rápida e instávelmente até fraturar. A presença de grãos grossos e defeitos de segregação de contorno de grãos dentro do material leva a uma diminuição na tensão real permitida, que também é um pré-requisito para a rápida propagação instável de trincas. A formação de microfissuras está relacionada à desgaseificação incompleta e à escória durante a fundição. O torque de montagem dos parafusos flutua muito, e há um fenômeno de aperto excessivo; O raio do canto arredondado na junta da cabeça do parafuso e da haste flutua muito, e alguns deles não atendem aos requisitos padrão. Há um problema de controle ineficaz da precisão dimensional no processo de produção do parafuso.
Durante o processo de produção do parafuso, defeitos como desgaste na superfície de formação do ângulo R e trincas por fadiga térmica foram encontrados na superfície de trabalho doparafuso de alta resistênciamolde de pilar quente. A superfície de suporte do molde estava severamente desgastada e corroída, e ajustes foram feitos com fita adesiva. Além disso, o valor R da junta da haste da cabeça do parafuso não foi controlado no local de produção. Esses defeitos impedem que o molde garanta estabilidade dimensional, como coaxialidade e perpendicularidade do parafuso, o que pode afetar a qualidade do produto e aumentar o risco de fratura do parafuso.