Як запобігти втомі болтових з'єднань

У болтових з'єднаннях часто виникає тип поломки, відомий як втомний руйнування. Втомне руйнування здебільшого відбувається в умовах вібрації. Як і воднева крихкість, це раптова поломка, і сучасна технологія не може заздалегідь передбачити, коли болт зламається через втому. Тому ми повинні з самого початку вживати заходів профілактики.

Кожен болт має термін служби. Хоча болти можна використовувати багаторазово, вони не призначені для необмежених циклів використання. Коли болти постійно піддаються великим або змінним навантаженням у певних середовищах, ймовірність втомного руйнування значно зростає. Такі переломи можуть завдати серйозної шкоди виробничому обладнанню і навіть призвести до нещасних випадків.

Чому відбувається втомне руйнування болтів? Загальноприйняте пояснення в галузі: через відмінності між сервісним середовищем болті основний матеріал з’єднаних частин, а також зміни у формі та розмірі рухомих компонентів, надмірне попереднє натяг болта може призвести до нерівномірного локального розподілу напруги. При постійних знакозмінних навантаженнях і при недостатній пластичності матеріалу всередині болта поступово утворюються мікротріщини. Коли ці невидимі тріщини досягають критичної точки, болт раптово ламається. Неозброєним оком це здається миттєвим розривом, але насправді він розвивається повільно з часом. Процес відбувається наступним чином: під час монтажу виникають точки концентрації напруги, основний матеріал болта поступово рветься, через деякий час з’являються дрібні тріщини, а після досягнення критичного стану відбувається раптовий злам.

Це одна з причин, чому необхідні випробування на міцність на розрив перед використанням болтів. Хоча випробування на розтягування не займає багато часу, воно дозволяє базово оцінити болт на основі місця зламу та сили розриву. Якщо розривний момент під час випробування занадто низький, цю партію болтів не рекомендується використовувати. Ще одним важливим фактором є зміна температури навколишнього середовища. Якщо робоча температура занадто висока або низька, або різко коливається, термін служби болта значно скорочується. У поєднанні з корозійним впливом повітря ризик втомного руйнування стає дуже високим.

Ці фактори руйнування в основному викликані недостатньою адаптивністю матеріалу до навколишнього середовища. Ми можемо належним чином вдосконалити виробничі процеси, щоб зменшити ризик втомного руйнування. Якщо дозволяють умови, болти можна термічно -обробити перед накочуванням різьблення (стандартний процес — спочатку накочування різьблення, а потім термічна обробка). Як альтернатива,болти з повною різьбоюможна замінити на частково різьбові, оскільки гладка частина хвостовика має значно більший опір втомі, ніж різьбова частина.