螺栓機械性能加工工藝失效分析
由于加工工藝不當,引起緊固件失效形式有:尺寸超差、螺紋精度超差、螺紋毛坯尺寸超大、螺紋滾壓上臺、螺紋折疊嚴重、高強度螺栓頭下圓角未進行冷滾壓、金屬流線不合格、變形不當造成熱處理后組織不合格等。
a.緊固件鐓制成形頭部時,頭部變形量大小應不在臨界變形區(qū)內(nèi),如果緊固件鐓制成形的變形比不當,變形量大小正好在臨界變形區(qū)內(nèi),經(jīng)熱處理后,頭部變形晶粒就會異常長大;由于緊固件桿部未變形,桿部晶粒不長大,造成頭、桿處組織不均勻。受裝配或使用應力的作用,裂紋在粗細晶粒交界處產(chǎn)生并擴展。
b. 緊固件制造工藝現(xiàn)在一般采用冷鐓或熱鐓成形頭部以提高螺栓的強度,螺紋采用滾壓,并要求螺栓頭部與桿部的金屬流線沿頭部外形連續(xù)分布。只有合格的金屬流線,才能提高緊固件的強度。成形工藝不當,造成緊固件頭部金屬流線分布不合格,造成緊固件強度低,使用中容易斷裂掉頭。
c. 螺栓(釘)滾螺紋的毛坯尺寸超差,造成滾壓應力增大。滾螺紋過程中,在大滾壓應力的作用下,螺栓(釘)的螺紋端中心出現(xiàn)開口孔洞;如果螺栓(釘)材料塑性好,孔洞不開口,在螺栓(釘)內(nèi)部會形成中心封閉孔洞。
d. 螺栓(釘)、螺母緊固件采用鍛造或熱鐓時,如果鐓鍛加熱溫度低和鐓鍛溫度低,容易產(chǎn)生裂紋,裂紋出現(xiàn)在大變形量處。鐓鍛加熱溫度過高易產(chǎn)生過熱組織,晶粒粗大;加熱溫度更高產(chǎn)生過燒,發(fā)生局部晶界燒熔,沿晶界出現(xiàn)小孔洞。這些缺陷使產(chǎn)品強度降低,在使用中斷裂失效。
e. 自鎖螺母收口尺寸大,在收口應力的作用下,收口端處容易產(chǎn)生微裂紋,受裝配或使用應力的作用,微裂紋擴展導致斷裂。