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    提高緊固件制造水平中的作用

    信息來源于:互聯網 發布于:2021-03-31

      1、高強度螺栓的主要失效模式是疲勞
      疲勞是一種在循環應力和應變的重複作用下,螺栓一處或幾處發生開裂或斷裂的失效形式。疲勞包括裂紋萌生和裂紋擴展兩個過程,在低于材料的屈服強度下發生,在無明顯變形下突然失效。所以,與其它失效形式相比,疲勞是一類最危險的失效形式之一。
      通常,外六角螺絲在車輛上的連接螺栓為拉-拉疲勞失效。例如,風力發電機組服役環境複雜而惡劣,既承受動載荷沖擊又承受腐蝕環境,所用連接螺栓疲勞斷裂高達85%。 高強度螺栓的主要失效模式是疲勞,大量的高強度螺栓疲勞失效分析結果表明,70%以上的疲勞失效源自表面損傷、頭杆交接處脫碳、螺紋加工有明顯的細小裂縫 或切削加工刀痕不連續處和表面腐蝕物、淬火組織不均勻,因為那兒應力集中度高。這些都與緊固件制造水平有關。
      2、熱處理賦予緊固件材料極限性能
      “熱處理”是采用加熱與冷卻方法控制相變,微觀結構、殘餘應力場,賦予材料極限性能和高強度螺栓極限服役性能的工藝技術。外六角螺絲是一門理論性很強的科學, 又是一類實踐性很強的技術。實踐性很強說的是先進熱處理工藝随着材料和高強度螺栓千變萬化,而且不斷創新、不斷發展、不斷進步。高強度螺栓普遍選用高強度 低合金鋼制造。可以看到,沒有哪個材料可以離開熱處理,沒有哪個高強度螺栓不依賴熱處理。需要特别指出熱處理是當今賦予材料極限性能的特種技術之一。
    熱處理與制坯技術、切削技術不同。冷镦制坯、鍛造制坯、鑄造制坯和焊接制坯可以制出一定形狀和大尺寸的坯件,十分顯眼。切削加工可以制出各種精密、美觀 的高精度螺栓,極為露眼。而熱處理技術是緊固件制造的“内科學”, 賦予高強度螺栓的是性能,既不顯山,也不露水。為此,盡管熱處理在高強度螺栓的經濟可承受性鍊條中高出其它技術價值很多倍,但卻不被重視。熱處理被邊緣 化、附屬化了;在形式主義、急功近利的踐踏下,熱處理這一材料、高強度螺栓、高端機械裝備的核心技術,被排斥在科技規劃關鍵技術之外,得不到重點研究支 持。況且,專業教育蛻化、專業人員的流失、匮乏,技術落後再落後,與國外先進水平的差距拉大再拉大。
      3、外六角螺絲的熱處理技術促進高強度螺栓的發展
      熱處理技術是先進制造技術的重要組成部分,對高強度螺栓、高端機械裝備的發展有着十分重要的作用。衆所周知,沒有“化學成分”不成為材料,沒有“熱處理”同樣不成為材料。但傳統的緊固件制造習慣中常常認識了“化學成分”的重要性,卻不認識熱處理的重要作用和地位。
    熱處理工藝按時間的長短和溫度的高低會帶來不同的效果,不同的熱處理所帶來的緊固件不同的性能提升。
      3.1 提高冷镦鋼的加工性能和加工精度
      對 同一種材料來說,如果物理加工與化學加工的方法和程度不同,也會帶來不同的表征和特性,通常來說可以利用此點作為表面粗糙度調整的方法,帶來不同形狀、不 同硬度、不同内部組織、不同用途的緊固件。在冷镦工藝當中,不同硬度的材料能夠應對不同的加工方法,為了适應冷镦加工工作的穩定性,應當提前改變材料組織 狀态。
      如果退火組織不符合球化等級,材料在冷镦成型中,當變形量大于80%~85%,就有可能造成冷镦開裂;且有可能發生表面不平整、 不光潔的情況;硬度過軟則容易變形,無法掌握形狀,而硬度過硬阻礙冷镦、冷擠和切削加工,損傷模具、刀具,而經過預先熱處理工藝則可避免此現象。
      3.2 提高金屬材料的斷裂韌性
    金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料,在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能,提高金屬斷裂韌性的關鍵是要減少金屬晶體中位錯,使金屬材料中位錯密度下降,從 而提高金屬強度、而減少金屬晶體中位錯的一種重要方法,就是細晶強化,其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移,從而提高材料的韌性,金屬 組織的細晶強化的過程實際上就是金屬熱處理。
      3.3 減少金屬材料的應力腐蝕開裂
    腐蝕開裂是指金屬在物理力與化學成分侵蝕下産生了不恰當的斷裂。通常引起這一狀态的力是殘餘拉力,這個力的形成時間是在金屬焊接的時候,在進行升溫加熱或冷卻時,引起溫度的變化導緻内部組織發生改變,同時引起其他力的變化。
      淬火内應力主要有熱應力和組織應力兩種。工件最終變形或開裂、應力腐蝕都是這兩種應力綜合作用的結果。工件加熱或冷卻時由于内外溫差導緻熱脹冷縮不一緻 而産生的内應力叫做熱應力;工件在冷卻過程中,由于内外溫差造成組織轉變不同時性,引起内外比體積的不同變化而産生的内應力叫做組織應力。在熱應力的作用 下,由于冷卻時金屬表面溫度低于心部,收縮表面大于心部而使心部受拉應力;組織應力變化的最終結果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。金屬 熱處理的熱應力與組織應力疊加的結果就是材料中的殘餘應力,正是其存在造成了應力腐蝕開裂。

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