Колико се повећава отпорност на замор вијака високе чврстоће након термичке обраде?

 Снага замора одвијци високе чврстоће је одувек било важно питање. Подаци показују да је већина кварова вијака високе чврстоће узрокована оштећењем од замора, а скоро да нема знакова завртња током оштећења од замора, тако да је вероватно да ће доћи до великих незгода када дође до оштећења од замора.

Дакле, може ли топлотна обрада побољшати перформансе материјала за причвршћивање? Колико може повећати своју снагу замора? С обзиром на све веће захтеве употребе вијака високе чврстоће, још је важније побољшати отпорност материјала на замор топлотном обрадом.

1. Пукотине од замора материјала завртња високе чврстоће:
Место где прво настају заморне пукотине назива се извор замора. Извор замора је веома осетљив на микроструктуру вијака и може изазвати заморне пукотине на веома малој скали. Генерално у границама од 3 до 5 величина зрна, квалитет површине вијка је главни извор замора, а већина замора почиње од површине или испод површине вијка. Велики број дислокација и неких легирајућих елемената или нечистоћа у кристалу материјала завртња, као и разлике у граничној чврстоћи зрна, ови фактори могу довести до настанка прслине од замора. Истраживања су показала да су пукотине од замора склоне настанку на границама зрна, површинским инклузијама или честицама друге фазе и шупљинама, што је све повезано са сложеном и променљивом микроструктуром материјала. Ако се микроструктура може побољшати након топлотне обраде, заморна чврстоћа материјала завртња може се побољшати до одређене мере.

2. Утицај топлотне обраде на заморну чврстоћу
Приликом анализе заморне чврстоће навијци, утврђено је да се побољшање статичке носивости вијака може постићи повећањем тврдоће, али се повећање чврстоће на замор не може постићи повећањем тврдоће. Пошто ће напон зарезивања завртња изазвати велику концентрацију напона, повећање тврдоће узорка без концентрације напона може побољшати његову чврстоћу на замор. Тврдоћа је индекс за мерење мекоће и тврдоће металних материјала, и то је способност материјала да се одупре упаду предмета тврђих од њега. Ниво тврдоће такође одражава снагу и пластичност металних материјала. Концентрација напона на површини завртња ће смањити његову површинску чврстоћу. Када је подвргнут наизменичним динамичким оптерећењима, процес микродеформације и опоравка ће се и даље одвијати на делу зареза са концентрацијом напона, а напон који прима је много већи од дела без концентрације напона, тако да је лако доводе до стварања заморних пукотина.

3. Утицај декарбонизације на заморну чврстоћу
Декарбонизација површине завртња ће смањити површинску тврдоћу и отпорност на хабање вијка након гашења и значајно смањити снагу замора вијка. У стандарду ГБ/Т3098.1 постоји тест разугљичења за перформансе вијака, а наведена је и максимална дубина разугљичења. Велики број литературе показује да се услед неправилне термичке обраде деградација површине и квалитет површине вијака погоршавају, чиме се смањује њихова заморна чврстоћа. Анализом узрока лома завртња високе чврстоће у ветротурбинама од 42ЦрМоА утврђено је да на споју главе и шипке постоји слој разугљичења. Фе3Ц може да реагује са О2, Х2О и Х2 на високој температури, што доводи до смањења Фе3Ц унутар материјала завртња, чиме се повећава феритна фаза материјала завртња, смањује чврстоћа материјала завртња и лако изазива микропукотине. Контролисање температуре грејања у процесу топлотне обраде и коришћење контролисане атмосфере за заштиту грејања може добро решити овај проблем.

Причвршћивачи побољшавају микроструктуру топлотном обрадом и каљењем, и имају одличне свеобухватне механичке особине, које могу побољшати чврстоћу замора материјала за вијке, разумно контролисати величину зрна како би се осигурала енергија удара при ниској температури, а такође могу добити високу ударну жилавост. Разумна топлотна обрада оплемењује зрна и скраћује гранично растојање зрна како би се спречила појава заморних пукотина. Ако унутар материјала постоји одређена количина бркова или других честица, ове додате фазе могу у одређеној мери спречити клизање резидента. Клизање појаса спречава настанак и ширење микропукотина.

Топлотна обрада има велики утицај на заморну чврстоћу материјала вијака. Током процеса топлотне обраде, процес топлотне обраде треба одредити према перформансама завртња. Генерисање почетних заморних пукотина је узроковано концентрацијом напрезања узрокованом дефектима микроструктуре материјала завртња. Топлотна обрада је метода за оптимизацију структуре причвршћивача, која може побољшати перформансе замора материјала вијака у одређеној мери и побољшати животни век производа. Дугорочно, може уштедети ресурсе и ускладити се са стратегијом одрживог развоја.