Isıl işlemin cıvataların yorulma mukavemetini artırmadaki etkisi nedir?

Yorulma mukavemeticıvatalarher zaman endişe konusu olmuştur. Veriler, cıvatalardaki arızaların çoğunun yorulma hasarından kaynaklandığını ve yorulma hasarına dair neredeyse hiçbir işaret bulunmadığını, dolayısıyla yorulma hasarı meydana geldiğinde büyük kazaların kolaylıkla meydana gelebileceğini göstermektedir. Isıl işlem, bağlantı elemanlarının performansını optimize edebilir ve yorulma mukavemetlerini geliştirebilir. Yüksek mukavemetli cıvataların giderek artan kullanım gereksinimleri göz önüne alındığında, cıvata malzemelerinin yorulma mukavemetinin ısıl işlem yoluyla iyileştirilmesi daha da önemlidir.

Isıl işlemin cıvataların yorulma mukavemetini arttırmaya etkisi.

Malzemelerde yorulma çatlaklarının başlaması.

Yorulma çatlaklarının ilk başladığı yere yorulma kaynağı denir. Yorulma kaynağı cıvatanın mikro yapısına karşı çok hassastır ve çok küçük ölçekte, genellikle 3 ila 5 tane boyutunda yorulma çatlaklarını başlatabilir. Cıvatanın yüzey kalitesi sorunu ana yorulma kaynağıdır ve yorulmanın çoğu cıvatanın yüzeyinden veya alt yüzeyinden başlar. Cıvata malzemesinin kristalindeki çok sayıda dislokasyon ve bazı alaşım elementleri veya yabancı maddelerin yanı sıra tane sınırı mukavemetindeki farklılıklar, yorulma çatlaklarının başlamasına yol açabilecek faktörlerdir. Çalışmalar, yorulma çatlaklarının şu konumlarda oluşmaya eğilimli olduğunu göstermiştir: tane sınırları, yüzey kalıntıları veya ikinci faz parçacıkları ve boşluklar. Bu konumların tümü malzemenin karmaşık ve değişken mikro yapısıyla ilgilidir. Isıl işlem sonrasında mikroyapı iyileştirilebilirse cıvata malzemesinin yorulma mukavemeti de belli ölçüde geliştirilebilir.

Dekarbürizasyonun yorulma mukavemetine etkisi.

Cıvata yüzeyindeki dekarburizasyon, söndürmeden sonra cıvatanın yüzey sertliğini ve aşınma direncini azaltacak ve cıvatanın yorulma mukavemetini önemli ölçüde azaltacaktır. GB/T3098.1 standardı, cıvata performansı için bir dekarbürizasyon testi içerir ve maksimum dekarbürizasyon katmanı derinliğini belirtir. Çok sayıda literatür, uygunsuz ısıl işlem nedeniyle cıvata yüzeyinin karbonsuzlaştığını ve yüzey kalitesinin düştüğünü, dolayısıyla yorulma mukavemetinin azaldığını göstermektedir. 42CrMoA rüzgar türbininin yüksek mukavemetli cıvatasının kırılma arızasının nedeni analiz edilirken, kafa ile çubuğun birleşim yerinde dekarbürizasyon katmanının mevcut olduğu bulundu. Fe3C, yüksek sıcaklıklarda O2, H2O ve H2 ile reaksiyona girebilir, bu da cıvata malzemesi içindeki Fe3C'nin azalmasına neden olur, böylece cıvata malzemesinin ferrit fazı artar, cıvata malzemesinin mukavemeti azalır ve kolayca mikro çatlaklara neden olur. Isıl işlem süreci sırasında ısıtma sıcaklığının kontrol edilmesi ve kontrollü atmosfer korumalı ısıtmanın benimsenmesi bu sorunu iyi bir şekilde çözebilir.

Isıl işlemin yorulma mukavemetine etkisi.

Yorulma mukavemeti analiz edilirkencıvatalarCıvataların statik yük taşıma kapasitesinin arttırılmasının sertliğin arttırılmasıyla sağlanabileceği, yorulma mukavemetinin arttırılmasının ise sertliğin arttırılmasıyla sağlanamayacağı bulunmuştur. Cıvataların çentik gerilimi daha büyük gerilim konsantrasyonuna neden olacağından numunelerin sertliğini gerilim konsantrasyonu olmadan arttırmak yorulma mukavemetlerini artırabilir.

Sertlik, metal malzemelerin sertliğinin bir göstergesi olup, malzemelerin kendisinden daha sert nesnelerin basıncına dayanma yeteneğidir. Sertlik aynı zamanda metal malzemelerin mukavemetini ve plastisitesini de yansıtır. Cıvataların yüzeyindeki gerilim yoğunlaşması yüzey mukavemetini azaltacaktır. Alternatif dinamik yüklere maruz kaldığında, çentik gerilimi yoğunlaşma bölgesinde mikro deformasyon ve toparlanma süreçleri oluşmaya devam edecek ve maruz kaldığı gerilim, gerilim yoğunlaşması olmayan sahadakinden çok daha büyük olacak ve bu da kolaylıkla yorulma çatlaklarına yol açabilecektir. .

Bağlantı elemanları, ısıl işlem ve temperleme yoluyla mikro yapılarını geliştirir ve mükemmel kapsamlı mekanik özelliklere sahiptir. Cıvata malzemelerinin yorulma mukavemetini artırabilir, düşük sıcaklıkta darbeli çalışma sağlamak için tane boyutunu makul ölçüde kontrol edebilir ve ayrıca daha yüksek darbe dayanıklılığı elde edebilirler. Makul ısıl işlem, yorulma çatlaklarını önlemek için taneleri inceltebilir ve tane sınırları arasındaki mesafeyi kısaltabilir. Malzeme içerisinde belli miktarda bıyık veya ikinci faz partikülleri varsa eklenen bu fazlar, tutulan kayma bandının kaymasını bir dereceye kadar engelleyerek mikro çatlakların başlamasını ve genişlemesini önleyebilir.

Çözüm

Yorulma çatlakları her zaman malzemenin en zayıf halkasında başlar.Cıvatalaryüzey veya yüzey altı kusurlardan dolayı çatlamaya eğilimlidir. Tutulan kayma bantları, tane sınırları, yüzey kalıntıları veya ikinci faz parçacıkları ve boşluklar, bu konumlar gerilim konsantrasyonuna yatkın olduğundan malzeme içinde oluşmaya eğilimlidir.

Isıl işlemin cıvata malzemelerinin yorulma mukavemeti üzerinde büyük etkisi vardır. Isıl işlem prosesi sırasında ısıl işlem prosesinin cıvata performansına göre özel olarak belirlenmesi gerekmektedir. İlk yorulma çatlağı, cıvata malzemesinin mikroskobik yapısal kusurlarından kaynaklanan gerilim yoğunlaşmasından kaynaklanır. Isıl işlem, cıvata malzemesinin yorulma performansını belirli bir dereceye kadar artırabilen ve ürünün ömrünü artırabilen bağlantı elemanı yapısını optimize etmeye yönelik bir yöntemdir. Uzun vadede kaynakları koruyabilir ve sürdürülebilir kalkınma stratejisine uyabilir