CBIES AUTOMOTIVE|بعد از شل شدن پیچ، چرا از کار می افتد؟

CBIES CBIES AUTOMOTIVEمتعهد به توسعه محصولات اتصال دهنده های صرفه جویی در انرژی، ایمن تر و سبک تر است. محصولات آن را پوشش می دهدپیچ و مهره, آجیل، پرچ ها، پیچ ها و سایر بست ها.

خرابی خستگی پیچ در بسیاری از صنایع هوافضا، خودرو و ماشین آلات ساختمانی رایج است. این نیز یکی از دلایل اصلی خرابی مکانیکی است. این ماده نباید بیش از حد استحکام کششی خود تحت فشار قرار گیرد و خستگی پیچ می تواند آن را تحت فشار بیشتری قرار دهد و منجر به شکست شود.

دلایل زیادی برای خرابی پیچ و مهره ها وجود دارد. علاوه بر مشکلات کیفی، شایع ترین دلیل آن ناکافی بودن نیروی پیش سفت کننده برای ایجاد شلی است. برای پیچ و مهره های با استحکام بالا از نوع اصطکاک، نیروی پیش سفت شدن دو کارکرد دارد: یکی ایجاد نیروی فشار داخلی، تشکیل نیروی اصطکاک، مقاومت در برابر نیروی برشی بین قطعات گیره شده و جلوگیری از لغزش. مورد دیگر افزایش استحکام کلی اتصال پیچ است، بار کاری بین پیچ و قسمت بسته شده تقسیم می شود.

هنگامی که بار کاری به محل اتصال وارد می شود، قطعات گیره دار به صورت محوری در جهت مخالف کشیده می شوند، بار اضافی پیچ و بار کاری ضریب بار نامیده می شود و بار کاری خارجی توسط پیچ و گیره تقسیم می شود. قطعات، به طوری که از شکست پیچ به دلیل بار زیاد جلوگیری شود.

تقسیم بار اضافی پیچ بر قطر موثر پیچ، مقدار تنش را نشان می دهد، اگر مقدار تنش (بار پیچ اضافی) از حد استقامت تجاوز نکند، در تئوری می توان گفت که پیچ برای تعداد بی نهایت خراب نمی شود. بارگذاری های چرخه ای

طرح‌های پیچ و مهره‌ای که مقادیر تنش کاهش یافته را در نظر می‌گیرند، در جلوگیری از شکست خستگی مؤثر در نظر گرفته می‌شوند. برعکس، اگر نیروی گیره پیچ ناکافی باشد و اهمیت تنش از حد استقامت فراتر رود، پیچ پس از تعداد معینی چرخه می شکند.

الف. دست کم گرفتن حجم کار

بار کاری سازه اتصال پیچ و مهره کمتر برآورد می شود و بار کاری واقعی تجهیزات در حین کار از بار طراحی طراحی پیچ بیشتر است و در نتیجه نیروی سفت کمتر از تقاضای واقعی است.

این امر گهگاه اتفاق می افتد، به ویژه برای صنایعی مانند ماشین آلات خاص یا خودرو. به دلیل نامشخص بودن محیط عملیاتی محصول، بار طراحی به سختی می تواند شرایط عملیاتی واقعی را به طور کامل پوشش دهد.

علاوه بر این، بار کاری ذکر شده در اینجا یک بار کاری تعمیم یافته است که نه تنها شامل بار محوری بلکه شامل تنش محوری ناشی از بار خمشی نیز می شود. نه تنها بار مکانیکی بلکه اثرات کششی ناشی از عواملی مانند تغییرات دما نیز وجود دارد.

ب. پیش بارگذاری ناکافی در حین مونتاژ

ممکن است نیروی پیش سفت اعمال شده توسط پیچ در هنگام مونتاژ به مقدار طراحی خود نرسد. خطای ابزار سفت کردن پیچ و تفاوت فرآیند سفت کردن باعث می شود نیروی پیش سفت پیچ اعمال شده پراکندگی خاصی داشته باشد.

در موردی که از روش گشتاور برای کنترل پیش سفت شدن استفاده می شود، پراکندگی ضریب اصطکاک جفت رزوه و پایین سر پیچ نیز باعث می شود که نیروی واقعی پیش سفت شدن پیچ کمتر از طراحی نیروی پیش سفت کردن

ج. از دست دادن نیروی پیش سفت شدن پیچ

از دست دادن پیش بار پیچ شایع ترین علت نیروی ناکافی بستن پیچ است. از دست دادن پیش بار پیچ اجتناب ناپذیر است. حتی اگر شل شدن چرخشی بین پیچ و مهره وجود نداشته باشد، در پیش بار محوری کاهش می یابد.

عوامل زیادی باعث از بین رفتن نیروی پیش سفت شدن پیچ می شود، مانند سایش قسمت گیره دار، تغییر شکل پلاستیکی پیچ پس از سفت شدن، فروریختن پلاستیک قسمت گیره دار، خزش کششی پیچ، خزش فشاری گیره دار. قسمت، سطح تماس ته نشینی (خرد پلاستیک محدب میکروسکوپی)، انبساط حرارتی پیچ و مهره ها و انقباض حرارتی قطعات گیره دار و غیره که در میان آنها نشست و تغییر شکل حرارتی سطح تماس به ویژه برجسته است.

نشست (جاسازی) سطوح تماس یک تغییر شکل پلاستیکی موضعی است که در زیر صفحه پیچ، سطح اتصال و رزوه ها در نتیجه صاف شدن پلاستیک ناهمواری سطح رخ می دهد.

به نوعی این اتفاق زمانی می افتد که دو سطح با هم تماس پیدا کرده و بارگذاری شوند. بیشتر از دست دادن جاسازی زمانی رخ می دهد که قطعات در مفصل برای اولین بار فشرده شوند.

تحت تأثیر نیروی پیش سفت کننده و بار خارجی، برآمدگی های میکروسکوپی محلی فرو می ریزند و تغییر شکل می دهند و سطوح تماس را محکم تر می کنند و طول گیره اندکی کاهش می یابد.

چرخه شکست پیچ را می توان با منحنی SN پیش بینی کرد

اتصالات پیچ و مهره ای با آزمایش خستگی بار محوری برای درک میزان بارگذاری چرخه ای مورد نیاز برای شکست اتصال ارزیابی می شوند.

ISO3800:1993 مشخص می‌کند که چرخه‌های تست خستگی 104 تا 107 با مقدار تنش مشخص تکرار می‌شوند تا زمانی که شکست خستگی رخ دهد.

سپس این برای بسیاری از بزرگی های تنش مختلف تکرار می شود تا منحنی SN به دست آید.

نمودار SN نموداری برای آزمایش شکست پیچ است که رابطه بین دامنه تنش و تعداد چرخه ها را نشان می دهد و عمر خستگی پیچ را پیش بینی می کند. باید توجه داشت که محور عمودی در نمودار SN نشان دهنده محدوده تنش محوری است نه تنش محوری. علاوه بر این، خستگی به تنش پیچ و تعدادی چرخه مربوط می شود، اما نه به تنش کل پیچ. تصویر سمت راست نمودار SN یک رزوه فولادی را نشان می دهد.

RBHT به معنای فرآیند نورد کردن نخ قبل از عملیات حرارتی است. RAHT به معنای فرآیند نورد کردن نخ پس از عملیات حرارتی است.

از شکل می توان دریافت که نقطه عطف که در آن منحنی به آرامی به یک خط مستقیم تبدیل می شود، محدوده تنش حدی است، یعنی هیچ آسیب خستگی در این محدوده تنش حدی رخ نخواهد داد. هنگامی که چرخه بار از 106×1 برابر بیشتر شود، محدودیت تنش دیگر کاهش نخواهد یافت.

منحنی شکل برای محاسبه طول عمر از «B10» استفاده می‌کند (B10 نرخ شکست 10 درصد است)، و تنش حد دوام رزوه RBHT (درجه 10.9) 90 مگاپاسکال است.

بنابراین، هنگام طراحی اتصالات پیچ، محدوده تنش محوری پیچ ها را در کاربردهای سازه ای زیر 90MPa نگه دارید.

برای بهبود ضریب خستگی، مهندسان موتور معمولاً از 45 مگاپاسکال به عنوان حد تنش چرخه ای فرکانس بالا استفاده می کنند، به طوری که ضریب ایمنی خستگی (یعنی ضریب خستگی) بزرگتر یا مساوی 2 باشد.{3}}.

برای تجزیه و تحلیل علت شکستگی پیچ و مهره، نه تنها باید شکستگی، مواد، عیب و غیره را تشخیص داد و آنالیز کرد، بلکه باید تجزیه و تحلیل مکانیکی روی اتصال پیچ انجام داد، تا بار خارجی، نیروی گیره پیچ را تشخیص داد. و عملکرد پیچ، و برای تجزیه و تحلیل وضعیت کار پیچ.

خلاصه تجربه CBIES:

شل شدن پیچ و شکست مسابقه خستگی یک جهت تحقیقاتی نسبتاً جدید است. تنها بر شل شدن یا خستگی یک طرفه پیچ و مهره تمرکز نمی کند، بلکه شل شدن و خستگی احتمالی را همزمان در نظر می گیرد و این دو را تحت بارهای مختلف مورد مطالعه قرار می دهد. کدام اول اتفاق می افتد؟ کدام یک نقش اصلی در شکست پیچ و مهره ایفا کرد؟

در طول فرآیند سرویس پیچ و مهره ها به طور همزمان تحت بارهای برشی عرضی و بارهای کششی و فشاری محوری قرار می گیرند. نتایج آزمایش به دست آمده توسط یک فرم بار منفرد نمی تواند برای پیش بینی شکست پیچ در محیط های پیچیده استفاده شود. بنابراین، مکانیسم‌های شکست رقیب شلی و خستگی پیچ‌ها این تحقیق قابلیت عمل بیشتری دارد و می‌تواند به عنوان یک جهت جدید در تحقیقات پیچ در آینده مورد استفاده قرار گیرد.