Per què es trenquen els-perns d'alta resistència?

Inconscientment pensem que com més gran sigui la força d'un cargol, menys probabilitats hi haurà de trencar-se. Tanmateix, aquest no és el cas-al contrari,cargols-d'alta resistènciaes trenquen amb més freqüència que els cargols normals, i hi ha una lògica bàsica darrere d'aquest fenomen.

En primer lloc, hem d'aclarir un principi clau: com més gran és la resistència d'un cargol, més gran és la seva duresa (estan correlacionades positivament); mentre que com més gran és la duresa, més pobre és la tenacitat (estan correlacionades negativament). Això significa que els perns-alta resistència tenen un allargament baix. Si la tensió supera el límit, patiran directament una fractura fràgil, en lloc de deformar-se de manera significativa com els cargols normals abans de fallar. El que és més important, els cargols d'-alta resistència s'utilitzen de manera inherent en escenaris de-càrrega elevada i estan dissenyats per coincidir amb el seu rang de propietats mecàniques. Si l'estrès real supera el límit a causa d'un funcionament inadequat o condicions de treball anormals, és probable que es produeixi una fractura. Per a entorns de baixa-càrrega, els cargols normals es poden utilitzar per controlar els costos, de manera que no calen-perns d'alta resistència-, que és el motiu principal pel qual els cargols-de gran resistència es trenquen amb més freqüència.

Les causes específiques de la fractura-del cargol d'alta resistència inclouen principalment les categories següents:

1. Fractura de sobrecàrrega del muntatge

El nucli de la subjecció de cargols-d'alta resistència és fer que el cargol es tens apretant la femella per generar la precàrrega especificada (força de bloqueig), en lloc de "girar i prémer la rosca a l'extrem de la cua del cargol". El seu parell de torsió té uns paràmetres estàndard clars, normalment controlats al voltant del 75% de la resistència a la fluència del material del cargol-aquest parell pot fer que el cargol produeixi una lleugera deformació elàstica, i la tensió inversa generada per la deformació és la precàrrega. Si el parell de tensió supera el rang estàndard, el cargol suportarà una càrrega de tracció excessiva, provocant directament una fractura per sobrecàrrega.

El control del parell de torsió requereix tres condicions: un disseny raonable del procés d'instal·lació al lloc{0}, eines d'instal·lació precises (com ara claus dinamomiques, multiplicadors de parell) i operadors que hagin rebut formació formal abans d'entrar en servei (han de poder llegir i definir amb precisió els paràmetres de l'eina). Cal tenir en compte que les claus dinamomiques de diferents nivells de precisió tenen diferents toleràncies, normalment ± 4% 10% (no 20%). Només quan les condicions com la font d'alimentació i la pressió de l'aire siguin estables i l'eina estigui dins del període de validesa de calibratge, la tolerància no causarà riscos de fractura; si la tolerància supera el rang, és probable que es produeixi un parell inadequat.

2. Fractura causada per fluctuacions en el coeficient de fricció

Quan elcargol i femellas'enganxen els fils, el coeficient de fricció afectarà la precàrrega real-encara que s'estableixi el mateix parell, les fluctuacions del coeficient de fricció provocaran dispersió de la precàrrega. Si el coeficient de fricció no es considera completament i només es confia en els paràmetres de torsió, és probable que es produeixi una precàrrega insuficient o una sobrecàrrega: quan el coeficient de fricció és massa gran, la precàrrega és massa petita amb el mateix parell (la qual cosa pot provocar un afluixament); quan el coeficient de fricció és massa petit, la precàrrega és massa gran amb el mateix parell (que pot causar fractura).

En escenaris industrials, una causa comuna del coeficient de fricció reduït és la lubricació no autoritzada: algunes fàbriques apliquen pols de talc, oli lubricant normal, etc. a les rosques dels cargols per a un muntatge convenient. Tot i que això pot reduir la fricció i facilitar el cargol, reduirà significativament el coeficient de fricció, donant lloc a que la precàrrega superi amb escreix l'estàndard amb el mateix parell de torsió i, finalment, condueixi a la fractura. L'enfocament correcte és utilitzar compostos especialitzats anti-adherent (que han de coincidir amb el material del cargol) en lloc de mitjans lubricants aleatoris.

3. Fractura per fatiga

La fractura per fatiga és el mode de fallada més amagat dels-perns d'alta resistència-, no hi ha signes evidents abans de la fractura i es pot produir de forma sobtada en condicions estàtiques o de treball. A més, la ubicació de la fractura es concentra majoritàriament en àrees de concentració d'estrès, com ara el filet de transició entre el cap i la tija, i l'arrel del fil.

La causa principal d'aquest tipus de fractura és "l'ús més enllà del límit de fatiga": tot i que els cargols d'alta -resistència tenen un alt valor afegit, algunes empreses els reutilitzaran indefinidament per estalviar costos. Quan el nombre d'usos o la càrrega alternada suportada supera el seu límit de fatiga, es formaran microesquerdes a l'interior del cargol, que eventualment condueixen a una fractura per fatiga. Per tant, és molt necessari dur a terme inspeccions periòdiques exhaustives de perns-d'alta resistència (com ara inspecció de partícules magnètiques, proves d'ultrasons), no "poques vegades necessàries".

4. Fractura per tensió insuficient

Sembla que els cargols que "no estiguin del tot apretats" no suportaran l'estrès, però de fet, les fractures poden ser provocades pel joc generat per afluixar. Per exemple: quan dos tubs de perforació estan connectats amb cargols-d'alta resistència per perforar cap avall a terra, si els cargols no estan completament ajustats, hi haurà un espai lliure gran. Quan el parell elevat de perforació es transmet a través de les canonades de perforació, el joc farà que els cargols suportin una força de cisalla addicional i una força d'impacte alterna-aquestes forces superen amb escreix el rang de coixinet dissenyat del cargols, que finalment condueix a la fractura. En essència, un cargol insuficientment ajustat canviarà d'un "element de tensió" a un "element de cisalla i impacte", fallant perquè supera el seu tipus de suport de càrrega-.

5. Fractura causada per problemes de qualitat

Els materials deficients o els processos de tractament tèrmic són problemes de qualitat adquirits i causes directes de fractura:

Materials subestàndards: utilitzant graus d'acer que no compleixen els requisits (com substituir l'acer estructural d'aliatge per acer al carboni normal) o els materials tenen defectes inherents, com ara impureses i esquerdes;

Processos de tractament tèrmic deficients: les desviacions en paràmetres com la temperatura de trempat i el temps de trempat donaran lloc a propietats mecàniques no qualificades dels cargols (com ara una duresa alta però una tenacitat extremadament pobra).

Aquests problemes es poden resoldre completament controlant estrictament l'adquisició de material (verificació dels certificats de material), els processos de producció (control dels processos de tractament tèrmic) i les inspeccions de fàbrica (assaig de propietats mecàniques).