ボルト張りの関節における疲労骨折の分析

ボルト接続には、疲労骨折として知られる障害の種類があります。この骨折は、一般に、振動する設置環境で発生し、水素採算などの突然の故障モードに属します。現在の技術は事前に疲労骨折を予測することはできないため、予防は初期設計と製造段階から開始する必要があります。

 

すべてのボルトには有限のサービス寿命があります。それでもボルト再利用可能なコンポーネントであり、無期限に使用することはできません。ボルトが特定の環境で長期にわたる過負荷にさらされると、疲労骨折の確率は大幅に増加します。このような障害は、生産機器に深刻な損傷を引き起こし、安全性につながる可能性があります。

1。疲労骨折の形成メカニズム

 

ボルト疲労骨折の広く受け入れられている説明は、次のとおりです。

 

間の材料の不一致ボルトおよび交配コンポーネント

取り付けられた可動部品の幾何学的なバリエーション

過度の張力からのストレス集中

材料の持久力制限を超える周期的な負荷

 

骨折プロセスには以下が含まれます。

 

ストレス集中点でのマイクロクラック開始

周期荷重下での進行性亀裂伝播

重大な亀裂サイズでの突然の壊滅的な故障

2。重要な影響要因

2.1機械的要因

 

糸の根と下の切り身でのストレス集中

周期荷重の大きさと頻度

設計制限を超える張力前の力

2.2環境要因

 

極端な温度変動（-40度400度）

腐食性雰囲気（塩スプレー、酸性環境）

Vibration amplitudes >0。5mm

2.3重要な要因

 

不十分な強度とタフネスのバランス

不適切な熱処理（例えば、過剰な拡張）

製造プロセスからの表面欠陥

3。予防および緩和戦略

3.1設計最適化

 

半径の糸の根（min。0。1mm）

1.5mm以下の下半径の半径

部分的に使用 - スレッドボルト（スレッドされていないシャンク部分）

3.2プロセスの改善

 

加熱後の治療スレッドローリング

残留圧縮応力のためのショットピン

水素包含緩和による電気めっき

3.3運用慣行

 

±10％の許容範囲内のトルク制御

通常の超音波検査（5人ごと、000サイクル）

70％が疲労寿命を予測した後の交換

4。テストと評価方法

4.1材料テスト

 

引張強度テスト（ASTM A370）

疲労ライフテスト（回転曲げ方）

破壊靭性測定（J統合法）

4.2環境シミュレーション

 

サーマルサイクリング（-50度から200度）

塩スプレーテスト（ASTM B117）

振動疲労試験（共鳴法）