Rezistența la oboseală așuruburi de înaltă rezistențăa fost întotdeauna o problemă importantă. Datele arată că cea mai mare parte a defecțiunii șuruburilor de înaltă rezistență este cauzată de deteriorarea prin oboseală și aproape că nu există semne de deteriorare prin oboseală a șuruburilor, astfel încât este probabil să apară accidente majore atunci când apar daune prin oboseală.
Deci, tratamentul termic poate îmbunătăți performanța materialelor de fixare? Cât de mult își poate crește rezistența la oboseală? Având în vedere cerințele tot mai mari de utilizare a șuruburilor de înaltă rezistență, este și mai important să se îmbunătățească rezistența la oboseală a materialelor șuruburilor prin tratament termic.
1. Fisuri de oboseală materiale de înaltă rezistențășuruburi:
Locul unde încep pentru prima dată crăpăturile de oboseală se numește sursa de oboseală. Sursa de oboseală este foarte sensibilă la microstructura șuruburilor și poate iniția fisuri de oboseală la o scară foarte mică. În general, între 3 și 5 granule, calitatea suprafeței șurubului este principala sursă de oboseală, iar cea mai mare parte a oboselii începe de la suprafața sau sub suprafața șurubului. Un număr mare de dislocări și unele elemente de aliere sau impurități în cristalul materialului șurubului și diferențele de rezistență la granițele limită, acești factori pot duce la inițierea fisurilor de oboseală. Studiile au arătat că fisurile de oboseală sunt predispuse să apară la limitele de granule, incluziuni de suprafață sau particule de a doua fază și cavități, toate acestea fiind legate de microstructura complexă și schimbătoare a materialelor. Dacă microstructura poate fi îmbunătățită după tratamentul termic, rezistența la oboseală a materialului șurubului poate fi îmbunătățită într-o anumită măsură.
2. Efectul tratamentului termic asupra rezistenței la oboseală
Când se analizează rezistența la oboseală a șuruburilor, se constată că îmbunătățirea capacității portante statice a șuruburilor se poate obține prin creșterea durității, dar îmbunătățirea rezistenței la oboseală nu poate fi obținută prin creșterea durității. Deoarece tensiunea prin crestătură a șurubului va cauza o concentrație mare de tensiuni, creșterea durității probei fără concentrare a tensiunii poate îmbunătăți rezistența la oboseală. Duritatea este un indice pentru a măsura moliciunea și duritatea materialelor metalice și este capacitatea materialelor de a rezista la pătrunderea obiectelor mai greu decât aceasta. Nivelul de duritate reflectă, de asemenea, rezistența și plasticitatea materialelor metalice. Concentrarea tensiunilor pe suprafața șurubului va reduce rezistența suprafeței acestuia. Atunci când este supus sarcinilor dinamice alternante, procesul de micro-deformare și recuperare va continua să aibă loc la partea de concentrare a tensiunii a crestăturii, iar solicitarea pe care o primește este mult mai mare decât cea a piesei fără concentrare a tensiunii, deci este ușor de duce la formarea fisurilor de oboseală.
3. Efectul decarburării asupra rezistenței la oboseală
Decarburarea suprafeței șurubului va reduce duritatea suprafeței și rezistența la uzură a șurubului după călire și va reduce semnificativ rezistența la oboseală a șurubului. În standardul GB/T3098.1, există un test de decarburare pentru performanța șuruburilor și este specificată adâncimea maximă de decarburare. Un număr mare de literaturi arată că, din cauza tratamentului termic necorespunzător, suprafața șurubului este decarburată și calitatea suprafeței este redusă, reducându-și astfel rezistența la oboseală. La analizarea cauzei rupturii șuruburilor de înaltă rezistență la turbinele eoliene 42CrMoA, s-a constatat că la joncțiunea capului cu tija a existat un strat de decarburare. Fe3C poate reacționa cu O2, H2O și H2 la temperatură ridicată, ceea ce duce la reducerea Fe3C în interiorul materialului șurubului, crescând astfel faza de ferită a materialului șurubului, reducând rezistența materialului șurubului și provocând cu ușurință microfisuri. Controlul temperaturii de încălzire în procesul de tratament termic și utilizarea unei atmosfere controlate pentru a proteja încălzirea poate rezolva bine această problemă.
Elementele de fixare îmbunătățesc microstructura prin tratament termic și călire și au proprietăți mecanice cuprinzătoare excelente, care pot îmbunătăți rezistența la oboseală a materialelor șuruburilor, pot controla în mod rezonabil dimensiunea granulelor pentru a asigura energie de impact la temperatură scăzută și pot obține, de asemenea, rezistență ridicată la impact. Tratamentul termic rezonabil rafinează boabele și scurtează distanța la granițele pentru a preveni apariția fisurilor de oboseală. Dacă există o anumită cantitate de mustăți sau particule secundare în interiorul materialului, aceste faze adăugate pot preveni alunecarea rezidentului într-o anumită măsură. Alunecarea curelei previne inițierea și propagarea microfisurilor.
Tratamentul termic are o mare influență asupra rezistenței la oboseală a materialelor șuruburilor. În timpul procesului de tratament termic, procesul de tratament termic trebuie determinat în funcție de performanța șurubului. Generarea fisurilor inițiale de oboseală este cauzată de concentrarea tensiunilor cauzate de defectele microstructurii materialului bolțului. Tratamentul termic este o metodă de optimizare a structurii elementelor de fixare, care poate îmbunătăți într-o anumită măsură performanța la oboseală a materialelor pentru șuruburi și poate îmbunătăți durata de viață a produselor. Pe termen lung, poate economisi resurse și se poate conforma strategiei de dezvoltare durabilă.
