CBIES AUTOMOTIVE|Després que el cargol estigui solt, per què falla?
CBIES CBIES AUTOMOTIVEes compromet a desenvolupar productes de fixació més lleugers, més segurs i que estalvien energia. Els seus productes cobreixencargols, fruits secs, reblons, cargols i altres elements de fixació.
Les fallades per fatiga dels cargols són habituals en moltes indústries aeroespacials, automotrius i de maquinària de construcció. Aquesta és també una de les principals causes de fallada mecànica. El material no s'ha d'estressar més enllà de la seva resistència a la tracció final, i la fatiga del cargol pot sotmetre'l a una tensió encara més gran, provocant una fallada.
Hi ha moltes raons per a la fallada dels cargols. A més dels problemes de qualitat, el motiu més comú és que la força de pre-estrenyiment és insuficient per provocar la soltura. Per als cargols d'alta resistència de tipus de fricció, la força de pre-estrenyiment té dues funcions: una és generar força de compressió interna, formar força de fricció, resistir la força de cisalla entre les peces subjectades i evitar el lliscament; l'altre és millorar la rigidesa general de la connexió del cargol, la càrrega de treball es comparteix entre el cargol i la part subjectada.
Quan s'aplica la càrrega de treball a l'articulació, les peces subjectades s'estiren axialment en la direcció oposada, la càrrega addicional del cargol i la càrrega de treball s'anomenen coeficient de càrrega, i la càrrega de treball externa la comparteixen el cargol i la subjecció. peces, per evitar la fallada del cargol a causa d'una càrrega excessiva.
Dividint la càrrega addicional del cargol pel diàmetre efectiu del cargol, es dóna la magnitud de la tensió, si la magnitud de la tensió (càrrega addicional del cargol) no supera el límit de resistència, en teoria, podem dir que el cargol no fallarà, durant un nombre infinit. de càrregues cícliques.
Els dissenys de cargols que tenen en compte magnituds de tensió reduïdes es consideren efectius per prevenir la fallada per fatiga. Per contra, si la força de subjecció del cargol és insuficient i la importància de la tensió supera el límit de resistència, el cargol es trencarà després d'un cert nombre de cicles.
És freqüent una precàrrega insuficient, principalment en les situacions següents:
A. Subestimació de la càrrega de treball
La càrrega de treball de l'estructura de connexió cargolada està subestimada i la càrrega de treball real de l'equip durant el funcionament supera la càrrega de disseny del disseny del cargol, donant lloc a una força d'estrenyiment inferior a la demanda real.
Això passa ocasionalment, especialment per a indústries com la maquinària especial o l'automòbil. A causa de la incertesa de l'entorn operatiu del producte, és difícil que la càrrega de disseny cobreixi completament les condicions de funcionament reals.
A més, la càrrega de treball esmentada aquí és una càrrega de treball generalitzada, que inclou no només la càrrega axial sinó també l'esforç axial causat per la càrrega de flexió; no només la càrrega mecànica sinó també els efectes de tracció induïts per factors com els canvis de temperatura.
B. Precàrrega insuficient durant el muntatge
És possible que la força de preestreny aplicada pel cargol durant el muntatge no arribi al seu valor de disseny. L'error de l'eina d'estrenyiment del cargol i la diferència del procés d'estrenyiment fan que la força de preestreny del cargol aplicada tingui una certa dispersió.
En el cas en què s'utilitzi el mètode de parell per controlar el pre-estrenyiment, la dispersió del coeficient de fricció del parell de fils i la part inferior del cap del cargol també farà que la força real de pre-estrenyiment del cargol sigui inferior a la disseny de la força de pre-apretament.
C. Pèrdua de força de pre-estreny del cargol
La pèrdua de precàrrega del cargol és la causa més comuna d'una força de tancament insuficient del cargol. La pèrdua de la precàrrega del cargol és inevitable. Fins i tot si no hi ha afluixament rotacional entre el cargol i la femella, hi haurà una reducció de la precàrrega axial.
Hi ha molts factors que causen la pèrdua de la força de pre-estrenyiment del cargol, com ara el desgast de la part subjectada, la deformació plàstica del cargol després d'apretar, el col·lapse plàstic de la part subjectada, la fluència de tracció del cargol, la fluència de compressió de la subjecció. part, assentament de superfície de contacte (aixafament de plàstic convex microscòpic), dilatació tèrmica de cargols i contracció tèrmica de peces subjectades, etc., entre els quals destaquen especialment l'assentament i la deformació tèrmica de la superfície de contacte.
L'assentament (incrustació) de les superfícies de contacte és una deformació plàstica localitzada que es produeix sota la cara del cargol, la cara de la junta i els fils com a resultat de l'aplanament plàstic de la rugositat de la superfície.
D'alguna manera, això passa quan dues superfícies entren en contacte i es carreguen. La major part de la pèrdua d'encaixament es produeix quan les peces de l'articulació es comprimeixen per primera vegada.
Sota l'acció de la força de pre-estrenyiment i la càrrega externa, les protuberàncies microscòpiques locals col·lapsen i es deformen, fent que les superfícies de contacte siguin més ajustades i la longitud de subjecció es redueix lleugerament.
El cicle de fractura del cargol es pot predir mitjançant la corba SN
Les connexions cargolades s'avaluen mitjançant proves de fatiga de càrrega axial per entendre el grau de càrrega cíclica necessària per fallar l'articulació,
ISO3800:1993 especifica que els cicles de proves de fatiga 104~107 es repeteixen a una magnitud de tensió especificada fins que es produeixi una fallada per fatiga.
A continuació, es repeteix per a moltes magnituds de tensió diferents per obtenir una corba SN.
RBHT significa el procés d'enrotllar el fil abans del tractament tèrmic; RAHT significa el procés d'enrotllar el fil després del tractament tèrmic.
A la figura es pot veure que el punt d'inflexió on la corba es converteix suaument en una línia recta és el rang de tensió límit, és a dir, no es produirà cap dany per fatiga dins d'aquest rang de tensió límit; quan el cicle de càrrega supera 1 × 106 vegades, el límit d'estrès ja no disminuirà.
La corba de la figura és utilitzar "B10" per calcular la vida útil (B10 és una taxa de fallada del 10 per cent) i la tensió límit de durabilitat del fil RBHT (grau 10.9) és de 90 MPa.
Per tant, en dissenyar connexions cargolades, mantingueu el rang de tensió axial dels cargols per sota de 90 MPa en aplicacions estructurals.
Per millorar el coeficient de fatiga, els enginyers de motors solen utilitzar 45MPa com a límit de l'estrès cíclic d'alta freqüència, de manera que el factor de seguretat a la fatiga (és a dir, el coeficient de fatiga) és superior o igual a 2.0.
Per a l'anàlisi de la causa de la fractura per fatiga del cargol, és necessari no només detectar i analitzar la fractura, el material, el defecte, etc., sinó també realitzar anàlisis mecàniques de la connexió del cargol, per detectar la càrrega externa, la força de tancament del cargol. i el rendiment del cargol, i per analitzar l'estat de treball del cargol.
Resum de l'experiència CBIES:
L'afluixament de cargols i la fallada de la competició per fatiga és una direcció de recerca relativament nova. No només se centra en l'afluixament o fatiga unilateral dels cargols, sinó que considera el possible afluixament i fatiga alhora, i els estudia amb diferents càrregues. Què passa primer? Quin va tenir un paper principal en la fallada del cargol?
Durant el procés de servei dels cargols, estan sotmesos a càrregues transversals de cisalla i càrregues de tensió i compressió axials alhora. Els resultats de les proves obtinguts per una única forma de càrrega no es poden utilitzar per a la predicció de fallades de cargols en entorns complexos. Per tant, els mecanismes de fallada competitius de la soltura i la fatiga dels cargols La investigació té una major practicabilitat i es pot utilitzar com a nova direcció de la investigació dels cargols en el futur.