Nguyên nhân và biện pháp cải tiến xử lý vết nứt, mô-men xoắn vượt quá giới hạn và độ giòn do hydro trên bề mặt ốc vít

Chốtlà một loại bộ phận cơ khí được sử dụng rộng rãi để buộc chặt các kết nối. Chốt được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm máy móc, thiết bị, phương tiện, đường sắt, v.v. Chúng là một trong những thành phần cơ khí cơ bản được sử dụng rộng rãi nhất. Đặc điểm của nó là có nhiều thông số kỹ thuật, hiệu suất và cách sử dụng đa dạng cũng như mức độ tiêu chuẩn hóa, tuần tự hóa và khái quát hóa cao. Một khi dây buộc bị hỏng, nó có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, cần tăng cường phân tích nguyên nhân hư hỏng dây buộc và tìm ra biện pháp cải tiến tương ứng. Dựa trên sự hiểu biết của mình về kiến ​​thức về dây buộc, Xiaorui xin chia sẻ với mọi người:

1. Vết nứt bề mặt

Các vết nứt làm nguội bề mặt đề cập đến các vết nứt xảy ra trong quá trình làm nguội hoặc trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng sau khi làm nguội, vết nứt sau này còn được gọi là vết nứt lão hóa. Trong quá trình làm nguội, khi ứng suất tạo ra khi làm nguội lớn hơn độ bền của vật liệu và vượt quá giới hạn biến dạng dẻo sẽ dẫn đến hình thành các vết nứt. Các vết nứt nguội thường xảy ra ngay sau khi bắt đầu biến đổi martensitic và sự phân bố các vết nứt không theo một khuôn mẫu nhất định. Tuy nhiên, chúng thường có xu hướng hình thành ở các góc nhọn và những thay đổi đột ngột về mặt cắt ngang của phôi. Các vết nứt nguội do làm nguội nhanh trong vùng biến đổi martensitic thường xuyên hạt và có các vết nứt thẳng không có phân nhánh xung quanh chúng.

Các vết nứt do nhiệt độ làm nguội cao phân bố dọc theo hạt, với các đầu vết nứt sắc và mịn và đặc tính quá nhiệt. Kim thô như martensite có thể được quan sát thấy trong thép kết cấu, và các cacbua eutectic hoặc góc có thể được quan sát thấy trong thép công cụ. Các phôi thép có hàm lượng cacbon cao có quá trình khử cacbon bề mặt sẽ dễ hình thành các vết nứt mạng sau khi tôi. Điều này là do độ giãn nở thể tích của lớp khử cacbon bề mặt trong quá trình làm nguội và làm nguội nhỏ hơn so với trung tâm không được khử cacbon, và vật liệu bề mặt bị kéo và nứt thành hình mạng do sự giãn nở của tâm. Việc làm nguội các vết nứt trên bề mặt có thể gây ra hiện tượng gãy bu lông đột ngột và nguồn gốc của vết nứt đó là trên bề mặt.

2. Mô-men xoắn vượt quá giới hạn

Báo động mô-men xoắn thường xảy ra trong quá trình lắp rápbu lôngđiều khiển mô men xoắn bằng phương pháp góc.

Các chế độ hỏng hóc và lý do vượt quá giới hạn mô-men xoắn của ốc vít bao gồm:

(1) Sau khi lắp ráp, mô-men xoắn cuối cùng của các bộ phận cao hơn giới hạn trên của bộ điều khiển hoặc thấp hơn giới hạn dưới của bộ điều khiển. Nguyên nhân là do phạm vi điều khiển mô-men xoắn lắp ráp của các bộ phận không hợp lý, biểu hiện là việc đặt phạm vi điều khiển quá nhỏ và phạm vi điều khiển dịch chuyển lên hoặc xuống.

(2) Không được siết chặt trước ở góc đặt trước, mô-men xoắn đạt đến mức báo động giới hạn trên. Nguyên nhân là do bản thân hệ số ma sát của các bộ phận vượt quá giới hạn trên, hệ số ma sát của các bộ phận vượt quá giới hạn trên và sự giao thoa giữa các bộ phận khiến mômen lắp ráp tăng mạnh.

(3) Cài đặt bình thường, báo động giới hạn mô-men xoắn thấp hơn. Lý do là do hệ số ma sát của bộ phận đó vượt quá giới hạn dưới hoặc hệ số ma sát của bộ phận lắp vượt quá giới hạn dưới và mô-men xoắn lắp của bộ phận lớn hơn mô-men xoắn ban đầu (tức là mức tiêu thụ mô-men xoắn quá lớn) khi vặn vào, điều này thường xảy ra khi siết chặt đai ốc khóa.

3. Độ giòn hydro

Chốt dễ bị giòn do hydro, đây là nguyên nhân chính gây ra gãy dây buộc. Sự giòn hydro là hiện tượng các nguyên tử hydro xâm nhập và khuếch tán khắp toàn bộ nền vật liệu. Khi các nguyên tử hydro đi vào ma trận vật chất, mạng tinh thể sẽ bị biến dạng, phá vỡ trạng thái cân bằng ban đầu và dễ bị nứt dưới tác dụng của ngoại lực. Khi có tải trọng bên ngoài tác dụng lênĐinh ốc, các nguyên tử hydro di chuyển đến vùng ứng suất tập trung cao độ, gây ra ứng suất đáng kể giữa các cạnh ranh giới tinh thể và dẫn đến đứt gãy giữa các hạt tinh thể của dây buộc. Khi các ốc vít chứa hydro tới hạn trước khi lắp đặt, chúng sẽ bị gãy trong vòng 24 giờ. Không thể dự đoán khi nào hydro sẽ vỡ sau khi đi vào dây buộc.

4. Biện pháp cải tiến

4.1 Biện pháp phòng ngừa vết nứt do tôi bề mặt:

(1) Điều chỉnh hợp lý khoảng cách giữa thiết bị dập tắt cảm ứng và phôi, lựa chọn nghiêm ngặt các thông số cung cấp điện tần số trung gian thích hợp và các thông số quy trình dập tắt theo yêu cầu của quy trình, đảm bảo tăng nhiệt độ đồng đều của chu vi sản phẩm và ngăn nhiệt độ cục bộ vượt quá mức bình thường nhiệt độ dập tắt.

(2) Cải thiện cấu trúc của cuộn cảm dập tắt bằng cách thay đổi cấu trúc mặt cắt tròn ở đầu và đuôi của cuộn cảm thành cấu trúc mặt cắt hình chữ nhật, giảm tốc độ gia nhiệt của cuộn cảm đầu và đuôi, đồng thời ngăn chặn sự kết thúc và các bộ phận đuôi nóng lên quá nhanh, vượt quá nhiệt độ kiểm soát quá trình và gây cháy quá mức, dẫn đến các vết nứt.

(3) Giảm số lượng nam châm dẫn điện trong khu vực chuyển tiếp dập tắt của cảm biến dập tắt và giảm nhiệt một cách thích hợp ở khu vực đó.

(4) Áp dụng phương pháp làm nguội làm nóng bằng cách gia nhiệt trước để đảm bảo nhiệt độ gia nhiệt đồng đều của sản phẩm.

(5) Kéo dài thời gian làm mát một cách hợp lý sau khi gia nhiệt tần số trung gian.

(6) Thực hiện tự ủ. Tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật của quy trình, kiểm soát hợp lý áp suất, tốc độ dòng chảy, nhiệt độ và thời gian làm mát của chất làm mát nguội. Sau khi ngừng phun, sử dụng nhiệt dư của phôi để tăng nhiệt độ của lớp cứng, từ đó tiến hành tự ủ để duy trì độ cứng bề mặt cao và chống mài mòn tốt, ổn định kịp thời cấu trúc tôi và giảm ứng suất kéo cực đại.

4.2 Hệ thống mô-men xoắn

Phương pháp điều khiển mô-men xoắn trước tiên là siết chặtchớpđến một mô-men xoắn nhỏ, thường là 40% ~ 60% mô-men xoắn siết chặt (được xác định sau khi xác nhận quy trình), sau đó bắt đầu từ điểm này để siết chặt một phương pháp điều khiển góc xác định. Phương pháp này dựa trên một góc nhất định, trong đó bu lông tạo ra độ giãn dài dọc trục nhất định và đầu nối bị nén. Mục đích của việc làm này là để siết chặt các bu lông trên bề mặt tiếp xúc chặt và khắc phục một số bất thường trên bề mặt không bằng phẳng, đồng thời lực kẹp dọc trục cần thiết được tạo ra bởi góc quay. Sau khi tính toán góc quay không còn ảnh hưởng của lực cản ma sát đến lực kẹp dọc trục nên độ chính xác cao hơn so với phương pháp điều khiển mômen đơn giản. Điểm mấu chốt của phương pháp điều khiển mô-men xoắn là đo điểm bắt đầu của góc quay. Khi góc quay này được xác định, có thể đạt được độ chính xác siết chặt tương đối cao.

4.3 Các biện pháp phòng ngừa hiện tượng giòn hydro

(1) Mạ điện thông thường và loại bỏ hydro nghiêm ngặt. Việc tận dụng khả năng thuận nghịch của hydro trong kim loại và thực hiện xử lý khử hydro trên bu lông mạ điện là một phương pháp quan trọng để giảm hoặc loại bỏ hiện tượng giòn do hydro. Khi gia công, đặt các bu lông thép mạ điện vào lò nung để gia nhiệt. Nhiệt độ nướng khoảng 200 độ C, thời gian nướng thay đổi tùy theo độ bền của thép. Độ bền càng cao thì thời gian nướng càng lâu. Hydro trong vật liệu bu lông tạo thành hydro tràn ở nhiệt độ cao, đạt được mục đích loại bỏ hydro.

(2) Mạ điện có độ giòn hydro thấp. Mạ điện có độ giòn hydro thấp là một quá trình được phát triển vào những năm 1960 và 1970 để nghiên cứu độ giòn hydro trong các bộ phận máy bay, bao gồm mạ cadmium có độ giòn hydro thấp, mạ titan cadmium có độ giòn hydro thấp, mạ kẽm có độ giòn hydro thấp, v.v. Mạ điện có độ giòn hydro thấp yêu cầu ủ giảm căng thẳng trước khi mạ, và không thể rửa axit bằng axit mạnh. Thay vào đó, nên sử dụng phương pháp phun cát để loại bỏ cặn oxit và bụi bẩn trên bề mặt, hoặc nên sử dụng phương pháp xử lý nhiệt chân không để ngăn chặn việc tạo ra cặn oxit. Trong quá trình mạ điện, một mặt, công thức dung dịch mạ được điều chỉnh, mặt khác, lượng hấp phụ của các hạt hydro được giảm bằng cách giảm điện áp và kiểm soát chặt chẽ mật độ dòng điện. Quá trình tiếp theo cũng yêu cầu nung để loại bỏ hydro một cách nghiêm ngặt, với thời gian loại bỏ hydro ít nhất là 18 giờ.