Quanto è migliorata la resistenza alla fatica dei bulloni ad alta resistenza dopo il trattamento termico?

La resistenza alla fatica dibulloni ad alta resistenzaè sempre stata una questione importante. I dati mostrano che la maggior parte del cedimento dei bulloni ad alta resistenza è causato da danni da fatica e non ci sono quasi segni di danni da fatica dei bulloni, quindi è probabile che si verifichino incidenti gravi quando si verificano danni da fatica.

Quindi, il trattamento termico può migliorare le prestazioni dei materiali di fissaggio? Quanto può aumentare la sua resistenza alla fatica? In considerazione delle crescenti esigenze di utilizzo dei bulloni ad alta resistenza, è ancora più importante migliorare la resistenza alla fatica dei materiali dei bulloni attraverso il trattamento termico.

immagine

1. Fessure da fatica del materiale ad alta resistenzabulloni:

Il punto in cui la fatica inizia per la prima volta è chiamato la fonte della fatica. La fonte di fatica è molto sensibile alla microstruttura dei bulloni e può innescare cricche da fatica su scala molto ridotta. Generalmente con granulometrie da 3 a 5, la qualità della superficie del bullone è la principale fonte di fatica e la maggior parte della fatica inizia dalla superficie o dal sottosuolo del bullone. Un gran numero di dislocazioni e alcuni elementi di lega o impurità nel cristallo del materiale del bullone e differenze nella resistenza al bordo del grano, questi fattori possono portare all'innesco di cricche da fatica. Gli studi hanno dimostrato che le cricche da fatica tendono a verificarsi ai bordi dei grani, alle inclusioni superficiali o alle particelle della seconda fase e alle cavità, tutti elementi correlati alla complessa e mutevole microstruttura dei materiali. Se la microstruttura può essere migliorata dopo il trattamento termico, la resistenza alla fatica del materiale del bullone può essere migliorata in una certa misura.

2. Effetto del trattamento termico sulla resistenza a fatica

Quando si analizza la resistenza a fatica dei bulloni, si scopre che il miglioramento della capacità di carico statico dei bulloni può essere ottenuto aumentando la durezza, ma il miglioramento della resistenza a fatica non può essere ottenuto aumentando la durezza. Poiché la sollecitazione di intaglio del bullone causerà una grande concentrazione di sollecitazioni, l'aumento della durezza del campione senza concentrazione di sollecitazioni può migliorare la sua resistenza alla fatica. La durezza è un indice per misurare la morbidezza e la durezza dei materiali metallici, ed è la capacità dei materiali di resistere all'intrusione di oggetti più duri di esso. Il livello di durezza riflette anche la forza e la plasticità dei materiali metallici. La concentrazione della sollecitazione sulla superficie del bullone ne ridurrà la resistenza superficiale. Se sottoposto a carichi dinamici alternati, il processo di microdeformazione e recupero continuerà a verificarsi nella parte di concentrazione della sollecitazione dell'intaglio e la sollecitazione che riceve è molto maggiore di quella della parte senza concentrazione della sollecitazione, quindi è facile portare alla formazione di cricche da fatica.

3. Effetto della decarburazione sulla resistenza a fatica

La decarburazione della superficie del bullone ridurrà la durezza superficiale e la resistenza all'usura del bullone dopo la tempra e ridurrà significativamente la resistenza a fatica del bullone. Nello standard GB/T3098.1 è previsto un test di decarburazione per le prestazioni del bullone e viene specificata la profondità massima di decarburazione. Un gran numero di pubblicazioni mostra che a causa di un trattamento termico improprio, la superficie del bullone viene decarburata e la qualità della superficie viene ridotta, riducendo così la sua resistenza alla fatica. Analizzando la causa del cedimento per frattura dei bulloni ad alta resistenza nelle turbine eoliche 42CrMoA, è stato riscontrato che vi era uno strato di decarburazione alla giunzione della testa e dell'asta. Fe3C può reagire con O2, H2O e H2 ad alta temperatura, con conseguente riduzione di Fe3C all'interno del materiale del bullone, aumentando così la fase ferrite del materiale del bullone, riducendo la resistenza del materiale del bullone e causando facilmente microcricche. Il controllo della temperatura di riscaldamento nel processo di trattamento termico e l'utilizzo di un'atmosfera controllata per proteggere il riscaldamento possono risolvere bene questo problema.

Gli elementi di fissaggio migliorano la microstruttura attraverso il trattamento termico e la tempra e hanno eccellenti proprietà meccaniche complete, che possono migliorare la resistenza alla fatica dei materiali dei bulloni, controllare ragionevolmente la dimensione del grano per garantire energia d'impatto a bassa temperatura e possono anche ottenere un'elevata resistenza all'impatto. Un ragionevole trattamento termico raffina i grani e accorcia la distanza dal bordo del grano per prevenire il verificarsi di cricche da fatica. Se c'è una certa quantità di baffi o seconde particelle all'interno del materiale, queste fasi aggiunte possono impedire in una certa misura lo scivolamento residente. Lo slittamento del nastro impedisce l'innesco e la propagazione di microfratture.

Il trattamento termico ha una grande influenza sulla resistenza alla fatica dei materiali dei bulloni. Durante il processo di trattamento termico, il processo di trattamento termico deve essere determinato in base alle prestazioni del bullone. La generazione di cricche da fatica iniziali è causata dalla concentrazione delle sollecitazioni causata dai difetti nella microstruttura del materiale del bullone. Il trattamento termico è un metodo per ottimizzare la struttura degli elementi di fissaggio, che può migliorare in una certa misura le prestazioni a fatica dei materiali dei bulloni e migliorare la durata dei prodotti. A lungo termine, può risparmiare risorse e conformarsi alla strategia dello sviluppo sostenibile.