1. Mis on kinnitusdetailide väsimus
Väsimuse ebaõnnestumine on täiesti erinev staatilisest tõmbemurrust. Staatiline murd tekib siis, kui ühekordne koormus ületab materjali piirmäära. Väsimustõrke ilmneb siis, kui poldid on pikka aega korduva tsüklilise koormuse all. Pisikesed praod tekivad pinge kontsentratsioonipiirkondades, kasvavad pidevalt ja polt puruneb ootamatult, kui ülejäänud ristlõige ei suuda koormust taluda. Seda tüüpi rike ilmneb tavaliselt pärast seda, kui seade on mõnda aega töötanud. Tõmbetugevuskatse läbib sissetuleva kontrolli ajal, kuid pärast paigaldamist ilmnevad partii tõrked. See on sagedane välismaiste järelevalveasutuste ja lõpptarbijate kaebuste põhjus.
2. Väsimuse ebaõnnestumise kõrge riskiga stsenaariumid ja luumurdude asukohad
2.1 Tüüpilised rakendused
Tuuleturbiinide tornid ja labade ühendused, lintkonveierid, vibreerivad etteandjad, purustid, pumbasõlmed ja muud pideva tsüklilise vibratsiooniga seadmed. Poltliigendid kannavad vahelduvat koormust.
2.2 Tavalised pragude tekkepunktid
Keermejuur (esimene haakunud keermejuur mutri kõrval, kõige levinum pragude allikas)
Filli raadius poldi pea ja varre vahel
Keerme väljajooks ja reljeefsoon Keermejuur moodustab geomeetrilise sälgu, mis tekitab pingekontsentratsiooni. Kohalik pinge on siin palju suurem kui poldi põhikorpus sama koormuse all, nii et väsimuspraod tekivad kergesti.
3. Peamine ostuviga: kontrollige ainult tõmbetugevust, väsimustugevuse valesti mõistmine
Paljud ostuinsenerid kinnitavad ainult poldi klassi ja tõmbetugevust ning eeldavad, et kvalifitseeritud tõmbetugevusega poldid sobivad vibratsioonirakendustega. See on kriitiline viga. Tõmbetugevus peegeldab staatilist kandevõimet. Väsimustugevus määrab vastupidavuse korduvatele tsüklilistele vibratsioonikoormustele . Sama tõmbeklassiga poltide väsimuseiga võib olla väga erinev, olenevalt keerme valtsimisprotsessist, juure raadiusest, kuumtöötlusest ja pinnadefektidest. Isegi klassi 8.8 ja 10.9 ülitugevad poldid kannatavad pideva vibratsiooni korral kiire väsimusmurde all, kui keermejuur on terav, rulluvate voltidega või dekarburiseerimise defektidega.
3.1 Väsimuse tugevuse põhimõiste
Väsimustugevus (väsimuspiir) on maksimaalne pinge, mida materjal suudab vastu pidada lõpmatu arvu vahelduvate koormustsüklite jooksul ilma murdumiseta. Kõigil materjalidel pole selget väsimuspiiri. Süsinikterasel ja legeerterasel on üldiselt väsimuspiirang. Mõnel roostevaba terasel ja kõrge temperatuuriga sulamitel ei ole kindlat piiri. Tööstus määratleb tavaliselt tingimusliku väsimustugevuse : pingeväärtus ilma murdumiseta pärast kindlaksmääratud tsüklite arvu, tavaliselt 10⁷ tsüklit. See on väärtus, mille leiate enamikust kinnitusdetailide testimise sertifikaatidest. Lühidalt: tõmbetugevus = taluma ühte suurt staatilist koormust; väsimustugevus = talub tuhandeid või miljoneid korduvaid vibratsioonitsükleid.
3.2 Väsimuse tugevuse andmete lugemine MTC- ja testiaruannetes
Koormustingimus ja pingesuhe R Telgpinge väsimuskatse on kinnitusdetailide standardvarustuses. Pingete suhe R = minimaalne pinge / maksimaalne pinge. R muutub koos töötingimustega. R=0 tähendab koormustsükleid nullist tippväärtuseni; R>0 tähendab, et polt jääb koormuse kõikumise ajal pinge alla. Tuuleturbiini polte testitakse sageli R=0,1 juures. Väsimustugevus varieerub järsult erinevate R väärtuste korral. R = 0 testitud andmeid ei saa otseselt kasutada R = 0,1 teenindustingimuste jaoks.
Tsüklite arv Tüüpiline tähistus: 500 MPa @ 10⁷ tsüklit. See tähendab, et polt elas selle pingesuhte juures üle 10 miljonit vahelduvat koormustsüklit ilma murdumiseta. See ei taga kohest murdumist, kui pinge ületab selle väärtuse, kuid ebaõnnestumise oht suureneb oluliselt. Üldine lõks: ostjad keskenduvad ainult MPa arvule ja eiravad tsüklite arvu ja stressi suhet.
Katseproovi tüüp
Sile varda näidis: näitab ainult materjali väsimusomadusi. Seda väärtust ei saa kasutada valmis poltide väsimustugevusena.
Lõpetatud kinnitusdetailide test: katsetage terviklikke keermestatud polte ja peafilee. Need on kehtivad andmed, mida inspektorid ja järelevaatajad aktsepteerivad. Keerme geomeetria ja tootmisdefektid vähendavad märkimisväärselt väsimust. Materjaliribade andmed võivad hea välja näha, samas kui valmis poldid ebaõnnestuvad varakult.
Acceptance criteria Standards including ISO, ASTM, EN and EN 14399 for structural bolts set clear fatigue requirements. Enamik spetsifikatsioone nõuab mitut proovi partii kohta, enneaegset murdumist ja kontrollitud murdumiskohta.
3.3 Väsimust mõjutavad peamised tegurid
Keerme valmistamine: valtsitud niit ületab lõigatud niidi. Valtsitud niidid tekitavad juurtes soodsat survejääkpinget
Keerme juure raadius: suurem raadius vähendab pingekontsentratsiooni ja parandab väsimustugevust; terav juur viib dramaatilise väsimuse languseni
Kuumtöötlus: ühtlane karastatud mikrostruktuur; dekarburiseerimine pinnal vähendab tugevalt väsimust
Pinna seisukord: kriimustused, ringid, korrosiooniaugud ja vesiniku rabestumine toimivad pragude tekkekohtadena
Eelkoormus: õige eelkoormus vähendab vahelduvat pingeamplituudi; ebapiisav eelkoormus suurendab koormuse kõikumist ja kiirendab väsimuskahjustusi
4. Väsimuse ebaõnnestumist kiirendavad tegurid
Ebapiisav eelkoormus: eelkoormuse kadu põhjustab liigeste eraldumist vibratsiooni all, suuremat koormuse kõikumist ja kiiremat pragude kasvu
Korrosioon: pragude tekkepõhjusena toimivad augud; korrosioon koos vibratsiooniga vähendab järsult tööiga
Keerme valmistamise vead: rulluvad voltid, väike juureraadius, pinnapealsed mikropraod
Lõdvenemine: Vibratsioon toob kaasa pideva eelkoormuse kadumise ja vahelduva pinge suurenemise
5.1 Kinnitusvahendite valik
Eelista rullkeermega polte . Valtsitud niidid on siledamate juureraadiustega ja väiksema pingekontsentratsiooniga. Eelistage tooteid, mis on varustatud poltide väsimise valmis aruannetega . Kontrollige alati pingesuhet, tsüklite arvu ja proovi tüüpi, mitte ainult tõmbetugevust. Kõrge vibratsiooniga tingimuste korral kasutage eelkoormuse kadumise vähendamiseks sobivaid lõdvenemisvastaseid lahendusi.
5.2 Montaaži juhtimine
Pingutage ühtlaselt kindlaksmääratud pöördemomendini, et kontrollida eelkoormust, vältida ala- või ülepingutamist
Poltide täiendava paindepinge vältimiseks veenduge joondamine
6. KKK
Q1: Tõmbetugevus on kvalifitseeritud, miks polt pärast vibratsiooni puruneb? A1: Tõmbetugevus hindab ainult staatilist piirkoormust. Väsimuse rike tuleneb kumulatiivsest kahjustusest vahelduva koormuse all. Qualified tensile strength does not guarantee enough fatigue resistance for vibration service.
Q2: Milliseid punkte peaksin testiaruannetes kontrollima väsimustugevuse osas? A2: kolm põhielementi: 1. Testitud valmis poltidega, mitte siledate vardadega. 2. Koormussuhe R vastab teie tegelikule töötingimustele. 3. Vastav tsüklite arv. Sama MPa väärtus erinevate R väärtustega ei ole omavahel asendatav.
Q3: Millised on väsimusmurru pinna omadused? A3: Tavaliselt näete sujuvat pragude levimise tsooni ja kareda lõpliku rebenemise tsooni, mis erineb ühekordse tõmbekatkestuse täielikult karedast pinnast.
Q4: Kas standardpoldid võivad tuuleturbiini polte otse asendada? A4: Otsene asendamine pole soovitatav. Wind turbine applications require stricter controls on thread root, heat treatment, NDT and fatigue performance. Standard general bolts do not have sufficient fatigue margin.
