Gründe und Verbesserungsmaßnahmen für Abschreckrisse, Drehmomentüberschreitungen und Wasserstoffversprödung auf der Oberfläche von Verbindungselementen

Befestigungselementesind mechanische Teile, die häufig zur Befestigung von Verbindungen verwendet werden. Verbindungselemente werden häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter im Maschinen- und Anlagenbau, in Fahrzeugen, im Schienenverkehr usw. Sie gehören zu den am häufigsten verwendeten mechanischen Grundkomponenten. Seine Merkmale sind eine große Vielfalt an Spezifikationen, vielfältige Leistungen und Einsatzmöglichkeiten sowie ein hoher Grad an Standardisierung, Serialisierung und Generalisierung. Wenn ein Verbindungselement versagt, kann das schwerwiegende Folgen haben. Daher ist es notwendig, die Analyse der Ursachen des Versagens von Verbindungselementen zu verstärken und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen zu finden. Basierend auf seinem Wissen über Verbindungselemente möchte Xiaorui Folgendes mit allen teilen:

1. Abschreckrisse an der Oberfläche

Oberflächen-Abschreckrisse beziehen sich auf Risse, die während des Abschreckvorgangs oder während des Lagerungsprozesses bei Raumtemperatur nach dem Abschrecken auftreten. Letzterer wird auch als Alterungsrisse bezeichnet. Wenn während des Abschreckvorgangs die durch das Abschrecken erzeugte Spannung größer ist als die Festigkeit des Materials selbst und die plastische Verformungsgrenze überschreitet, führt dies zur Entstehung von Rissen. Abschreckrisse treten häufig kurz nach Beginn der martensitischen Umwandlung auf und die Rissverteilung folgt keinem bestimmten Muster. Sie neigen jedoch im Allgemeinen dazu, sich an scharfen Ecken und plötzlichen Änderungen im Querschnitt des Werkstücks zu bilden. Abschreckrisse, die durch schnelles Abkühlen in der martensitischen Umwandlungszone entstehen, sind oft transgranular und weisen gerade Risse ohne Verzweigungen um sie herum auf.

Die durch die hohe Härteerhitzungstemperatur verursachten Abschreckrisse sind entlang des Korns verteilt, mit scharfen und feinen Rissenden und Überhitzungseigenschaften. Grober, nadelartiger Martensit kann in Baustahl beobachtet werden, und eutektische oder kantige Karbide können in Werkzeugstahl beobachtet werden. Werkstücke aus Kohlenstoffstahl mit Oberflächenentkohlung sind nach dem Abschrecken anfälliger für die Bildung von Netzwerkrissen. Dies liegt daran, dass die Volumenausdehnung der Oberflächenentkohlungsschicht während des Abschreckens und Abkühlens kleiner ist als die des nicht entkohlten Zentrums und das Oberflächenmaterial aufgrund der Ausdehnung des Zentrums in eine Netzwerkform gezogen und gerissen wird. Abschreckrisse an der Oberfläche können zu einem plötzlichen Schraubenbruch führen, und die Ursache eines solchen Bruchs liegt an der Oberfläche.

2. Drehmoment überschreitet den Grenzwert

Ein Drehmomentalarm tritt häufig während des Montagevorgangs aufSchraubendie das Drehmoment über die Winkelmethode steuern.

Zu den Ausfallarten und Gründen für das Überschreiten der Drehmomentgrenze von Verbindungselementen gehören:

(1) Nach der Montage ist das endgültige Drehmoment der Teile entweder höher als die obere Kontrollgrenze oder niedriger als die untere Kontrollgrenze. Der Grund dafür ist, dass der Steuerbereich des Montagedrehmoments der Teile unangemessen ist, was sich darin äußert, dass der Steuerbereich zu klein eingestellt ist und sich der Steuerbereich nach oben oder unten verschiebt.

(2) Nicht auf den voreingestellten Winkel vorgespannt, das Drehmoment erreicht den oberen Alarmgrenzwert. Der Grund dafür ist, dass der Reibungskoeffizient der Teile selbst die Obergrenze überschreitet, der Reibungskoeffizient der Teile die Obergrenze überschreitet und die Interferenz zwischen den Teilen zu einem starken Anstieg des Montagedrehmoments führt.

(3) Normale Installation, Alarm für untere Drehmomentgrenze. Der Grund dafür ist, dass der Reibungskoeffizient des Teils selbst die Untergrenze überschreitet oder der Reibungskoeffizient des Teilpasses die Untergrenze überschreitet und das Passdrehmoment des Teils größer als das Anfangsdrehmoment ist (dh der Drehmomentverbrauch ist zu groß). beim Einschrauben, was beim Anziehen der Sicherungsmutter üblich ist.

3. Wasserstoffversprödung

Verbindungselemente neigen zur Wasserstoffversprödung, die die Hauptursache für den Bruch von Verbindungselementen ist. Wasserstoffversprödung ist das Phänomen, bei dem Wasserstoffatome in die gesamte Materialmatrix eindringen und dort diffundieren. Wenn Wasserstoffatome in die Materialmatrix eindringen, kommt es zu einer Gitterverzerrung, die den ursprünglichen Gleichgewichtszustand stört und die Rissbildung unter äußeren Kräften erleichtert. Wenn eine externe Last auf das einwirktschrauben, wandern Wasserstoffatome in die hochkonzentrierte Spannungszone, verursachen erhebliche Spannungen zwischen den Kristallgrenzkanten und führen zu Brüchen zwischen den Kristallpartikeln des Befestigungselements. Wenn Verbindungselemente vor der Installation kritischen Wasserstoff enthalten, brechen sie innerhalb von 24 Stunden. Es ist unmöglich vorherzusagen, wann Wasserstoff nach dem Eindringen in das Verbindungselement bricht.

4. Verbesserungsmaßnahmen

4.1 Maßnahmen zur Vermeidung von Oberflächen-Härterissen:

(1) Passen Sie den Spalt zwischen dem Induktionslöscher und dem Werkstück angemessen an, wählen Sie streng geeignete Zwischenfrequenz-Stromversorgungsparameter und Abschreckprozessparameter gemäß den Prozessanforderungen aus, stellen Sie einen gleichmäßigen Temperaturanstieg des Produktumfangs sicher und verhindern Sie, dass die lokalen Temperaturen den Normalwert überschreiten Abschrecktemperatur.

(2) Verbessern Sie die Struktur des Löschinduktors, indem Sie die kreisförmige Querschnittsstruktur am oberen und hinteren Ende des Induktors in eine rechteckige Querschnittsstruktur ändern, die Aufheizgeschwindigkeit der End- und Schwanzinduktoren verringern und das Ende verhindern und Schwanzteile sich zu schnell erhitzen, die Prozesskontrolltemperatur überschreiten und zu Überbrand führen, was zu Rissen führt.

(3) Reduzieren Sie die Anzahl der leitenden Magnete im Löschübergangsbereich des Löschsensors und reduzieren Sie die Wärme in diesem Bereich entsprechend.

(4) Anwendung einer Methode zum Vorwärmen, Erwärmen, Abkühlen und Abschrecken, um eine gleichmäßige Erwärmungstemperatur des Produkts sicherzustellen.

(5) Verlängern Sie die Abkühlzeit nach der Zwischenfrequenzerwärmung ordnungsgemäß.

(6) Selbsttemperierung implementieren. Befolgen Sie strikt die technischen Parameter des Prozesses und kontrollieren Sie Druck, Durchflussrate, Temperatur und Abkühlzeit des Abschreckkühlmittels angemessen. Nach Beendigung des Spritzvorgangs wird die Restwärme des Werkstücks genutzt, um die Temperatur der gehärteten Schicht zu erhöhen und so eine Selbstanlassung durchzuführen, um eine hohe Oberflächenhärte und eine gute Verschleißfestigkeit aufrechtzuerhalten, die Abschreckstruktur rechtzeitig zu stabilisieren und die Spitzenzugspannung zu reduzieren.

4.2 Drehmomentsystem

Die Methode zur Drehmomentkontrolle besteht darin, zunächst die Schrauben festzuziehenBolzenauf ein kleines Drehmoment, normalerweise 40 % bis 60 % des Anzugsdrehmoments (bestimmt nach Prozessvalidierung), und beginnen Sie dann von diesem Punkt aus, um eine bestimmte Winkelsteuerungsmethode festzuziehen. Diese Methode basiert auf einem bestimmten Winkel, bei dem der Bolzen eine bestimmte axiale Dehnung erzeugt und der Verbinder zusammengedrückt wird. Der Zweck besteht darin, die Schrauben auf der engen Kontaktfläche festzuziehen und einige Unebenheiten der Oberfläche zu überwinden, während die erforderliche axiale Klemmkraft durch den Drehwinkel erzeugt wird. Nach der Berechnung des Drehwinkels ist der Einfluss des Reibungswiderstands auf die axiale Klemmkraft nicht mehr vorhanden, sodass die Genauigkeit höher ist als die einer einfachen Drehmomentsteuerungsmethode. Der Kernpunkt der Drehmomentsteuerungsmethode ist die Messung des Startpunkts des Drehwinkels. Sobald dieser Drehwinkel bestimmt ist, kann eine relativ hohe Anzugsgenauigkeit erreicht werden.

4.3 Vorbeugende Maßnahmen bei Wasserstoffversprödung

(1) Normales Galvanisieren und strikte Wasserstoffentfernung. Die Nutzung der Reversibilität von Wasserstoff in Metallen und die Durchführung einer Dehydrierungsbehandlung an galvanisierten Bolzen ist eine wichtige Methode zur Reduzierung oder Beseitigung der Wasserstoffversprödung. Legen Sie die galvanisierten Stahlbolzen bei der Verarbeitung zum Erhitzen in einen Ofen. Die Backtemperatur beträgt etwa 200 Grad C und die Backzeit variiert je nach Festigkeit des Stahls. Je höher die Stärke, desto länger die Backzeit. Der Wasserstoff im Bolzenmaterial bildet bei hohen Temperaturen einen Wasserstoffüberlauf, wodurch der Zweck der Wasserstoffentfernung erreicht wird.

(2) Galvanisieren mit geringer Wasserstoffversprödung. Die Elektroplattierung mit geringer Wasserstoffversprödung ist ein Verfahren, das in den 1960er und 1970er Jahren zur Untersuchung der Wasserstoffversprödung in Flugzeugteilen entwickelt wurde, einschließlich der Cadmiumbeschichtung mit geringer Wasserstoffversprödung, der Cadmium-Titan-Beschichtung mit geringer Wasserstoffversprödung, der Zinkbeschichtung mit geringer Wasserstoffversprödung usw. Die Galvanisierung mit geringer Wasserstoffversprödung erfordert Spannungsarmglühen vor dem Plattieren und kann nicht mit starker Säure abgewaschen werden. Stattdessen sollte Sandstrahlen verwendet werden, um Oxidablagerungen und Oberflächenschmutz zu entfernen, oder eine Vakuumwärmebehandlung sollte verwendet werden, um die Bildung von Oxidablagerungen zu verhindern. Während des Galvanisierungsprozesses wird einerseits die Formel der Galvanisierungslösung angepasst und andererseits die Adsorptionsmenge der Wasserstoffpartikel durch Reduzierung der Spannung und strenge Steuerung der Stromdichte reduziert. Auch der anschließende Prozess erfordert eine strenge Aushärtung zur Wasserstoffentfernung mit einer Wasserstoffentfernungszeit von mindestens 18 Stunden.