تاثیر عملیات حرارتی بر بهبود استحکام خستگی پیچ ها چیست؟

قدرت خستگی ازپیچ و مهرههمیشه یک موضوع نگران کننده بوده است. داده ها نشان می دهد که بیشتر خرابی پیچ ها ناشی از آسیب خستگی است و تقریباً هیچ نشانه ای از آسیب خستگی وجود ندارد، بنابراین در صورت بروز آسیب خستگی، تصادفات بزرگ به راحتی رخ می دهد. عملیات حرارتی می تواند عملکرد مواد اتصال دهنده را بهینه کند و استحکام خستگی آنها را بهبود بخشد. با توجه به نیازهای روزافزون استفاده از پیچ و مهره های با استحکام بالا، بهبود مقاومت در برابر خستگی مواد پیچ ​​از طریق عملیات حرارتی بسیار مهم است.

تاثیر عملیات حرارتی بر بهبود استحکام خستگی پیچ‌ها.

شروع ترک های خستگی در مواد.

محلی که ترک های خستگی برای اولین بار شروع می شوند، منبع خستگی نامیده می شود. منبع خستگی به ریزساختار پیچ بسیار حساس است و می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های خستگی در مقیاس بسیار کوچک شود، معمولاً در اندازه‌های 3 تا 5 دانه. مشکل کیفیت سطح پیچ منبع اصلی خستگی است و بیشتر خستگی از سطح یا زیر سطح پیچ شروع می شود. تعداد زیادی نابجایی و برخی عناصر آلیاژی یا ناخالصی‌ها در کریستال مواد پیچ ​​و همچنین تفاوت در استحکام مرزی دانه‌ها، همگی عواملی هستند که ممکن است منجر به شروع ترک‌های خستگی شوند. مطالعات نشان داده‌اند که ترک‌های خستگی در مکان‌های زیر مستعد ایجاد می‌شوند: مرز دانه‌ها، آخال‌های سطحی یا ذرات فاز دوم، و حفره‌ها. این مکان ها همگی به ریزساختار پیچیده و قابل تغییر مواد مربوط می شوند. اگر بتوان ریزساختار را پس از عملیات حرارتی بهبود بخشید، استحکام خستگی مواد پیچ ​​را می توان تا حد معینی بهبود بخشید.

تاثیر کربن زدایی بر قدرت خستگی

کربن زدایی روی سطح پیچ باعث کاهش سختی سطح و مقاومت در برابر سایش پیچ پس از خاموش شدن می شود و مقاومت خستگی پیچ را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. استاندارد GB/T3098.1 شامل تست کربن زدایی برای عملکرد پیچ ​​است و حداکثر عمق لایه کربن زدایی را مشخص می کند. حجم زیادی از ادبیات نشان می دهد که به دلیل عملیات حرارتی نامناسب، سطح پیچ کربن زدایی شده و کیفیت سطح کاهش می یابد و در نتیجه استحکام خستگی آن کاهش می یابد. هنگام تجزیه و تحلیل علت شکستگی پیچ و مهره با استحکام بالا توربین بادی 42CrMoA، مشخص شد که لایه کربن زدایی در محل اتصال سر و میله وجود دارد. Fe3C می تواند با O2، H2O و H2 در دماهای بالا واکنش نشان دهد و در نتیجه Fe3C در داخل مواد پیچ ​​کاهش یابد، در نتیجه فاز فریت مواد پیچ ​​افزایش یافته، استحکام مواد پیچ ​​کاهش می یابد و به راحتی باعث ایجاد ریزترک می شود. کنترل دمای گرمایش در طول فرآیند عملیات حرارتی و اتخاذ گرمایش حفاظتی اتمسفر کنترل شده می تواند این مشکل را به خوبی حل کند.

تاثیر عملیات حرارتی بر استحکام خستگی

هنگام تجزیه و تحلیل قدرت خستگی ازپیچ و مهرهمشخص شد که با افزایش سختی می توان به بهبود ظرفیت باربری استاتیکی پیچ ها دست یافت، در حالی که با افزایش سختی نمی توان به بهبود استحکام خستگی دست یافت. از آنجایی که تنش بریدگی پیچ ها باعث تمرکز بیشتر تنش می شود، افزایش سختی نمونه های بدون غلظت تنش می تواند استحکام خستگی آنها را بهبود بخشد.

سختی نشانگر سختی مواد فلزی است و توانایی مواد برای مقاومت در برابر فشار اجسام سخت تر از آن است. سختی همچنین نشان دهنده استحکام و انعطاف پذیری مواد فلزی است. تمرکز تنش روی سطح پیچ و مهره ها باعث کاهش استحکام سطح آن می شود. هنگامی که تحت بارهای دینامیکی متناوب قرار می گیرد، فرآیندهای ریز تغییر شکل و بازیابی همچنان در محل تمرکز تنش بریدگی رخ می دهد و تنشی که تحت آن قرار می گیرد بسیار بیشتر از محل بدون تمرکز تنش است، که به راحتی می تواند منجر به ترک های خستگی شود. .

اتصال دهنده ها ریزساختار خود را از طریق عملیات حرارتی و تمپر بهبود می بخشند و دارای خواص مکانیکی جامع عالی هستند. آنها می توانند استحکام خستگی مواد پیچ ​​را بهبود بخشند، اندازه دانه را به طور منطقی کنترل کنند تا از کار ضربه ای در دمای پایین اطمینان حاصل کنند، و همچنین چقرمگی ضربه بالاتری را به دست آورند. عملیات حرارتی معقول می تواند دانه ها را تصفیه کند و فاصله بین مرزهای دانه را کوتاه کند تا از ترک های ناشی از خستگی جلوگیری شود. اگر مقدار مشخصی سبیل یا ذرات فاز دوم در داخل ماده وجود داشته باشد، این فازهای اضافه شده می توانند تا حد معینی از لغزش نوار لغزش حفظ شده جلوگیری کنند و در نتیجه از شروع و گسترش ریزترک ها جلوگیری کنند.

نتیجه گیری

ترک‌های خستگی همیشه از ضعیف‌ترین حلقه مواد شروع می‌شوند.پیچ و مهرهبه دلیل نقص سطحی یا زیر سطحی مستعد ترک هستند. نوارهای لغزش حفظ شده، مرزهای دانه، آخال های سطحی یا ذرات فاز دوم، و حفره ها مستعد ایجاد در داخل ماده هستند زیرا این مکان ها مستعد تمرکز تنش هستند.

عملیات حرارتی تأثیر زیادی بر استحکام خستگی مواد پیچ ​​دارد. در طول فرآیند عملیات حرارتی، فرآیند عملیات حرارتی باید به طور خاص با توجه به عملکرد پیچ ​​تعیین شود. ترک خستگی اولیه ناشی از تمرکز تنش ناشی از نقص ساختاری میکروسکوپی مواد پیچ ​​است. عملیات حرارتی روشی برای بهینه سازی ساختار بست است که می تواند عملکرد خستگی مواد پیچ ​​را تا حدودی بهبود بخشد و عمر محصول را افزایش دهد. در بلندمدت می‌تواند منابع را ذخیره کند و با استراتژی توسعه پایدار مطابقت داشته باشد