Diagrama de morfología y factores de las diferentes formas de fractura de pernos de alta resistencia

El uso depernos de alta resistenciaes muy común, como en la industria aeroespacial, maquinaria petrolera, automóviles/camiones grandes, etc. Durante el uso de pernos de alta resistencia, el modo de falla común es la fractura. La situación de fractura de los pernos varía según el uso. Algunos pernos de alta resistencia son fractura por fatiga, algunos son fractura frágil y algunos son fractura por defecto. Con base en nuestro conocimiento del uso de sujetadores y pernos, Zhonghua Standard Parts Network compartirá a continuación diagramas de morfología de fractura comunes y las razones correspondientes para los pernos de alta resistencia.
Ejemplo 1: Diagrama morfológico de la forma de fractura por fatiga de un perno de alta resistencia

La figura 1 muestra la fractura por fatiga de pernos de alta resistencia.

Entre ellas, la fractura A es una fractura dúctil y la fractura B es una fractura por fatiga. Cuando coexisten la fractura por fatiga y la fractura por tenacidad, la fractura por fatiga es la primera fractura, por lo que se puede inferir que el perno de acero b es la primera fractura. El ajuste flojo de las roscas en la sección A~B del perno B resultó en una concentración de tensión en la posición B. Con el tiempo, se desarrollaron gradualmente microfisuras bajo la tensión alterna de la rotación del cigüeñal, lo que finalmente condujo a una fractura por fatiga de múltiples fuentes. Después de que el perno de acero B se rompió, el perno de acero A no pudo soportar la fuerza generada por la rotación del cigüeñal, lo que resultó en una fractura por sobrecarga. En resumen, el ajuste flojo de las roscas en la sección A~B del perno Bperno de aceroha provocado desgaste en las roscas del perno y el orificio del tornillo en esta área. El bloque de equilibrio y el brazo de la manivela también se han aflojado, lo que da como resultado puntos de micro vibración en la superficie de conexión entre los dos. Al mismo tiempo, se produce una concentración de tensión en la posición B y, bajo la tensión alterna de la rotación del cigüeñal durante un tiempo prolongado, se forman gradualmente micro grietas, que finalmente conducen a una fractura por fatiga de múltiples fuentes. Después de que el perno de acero B se rompe, el perno de acero A no es suficiente para soportar la fuerza generada por la rotación del cigüeñal, lo que da como resultado una fractura por sobrecarga, el bloque de equilibrio sale volando y daña los componentes del motor. La fractura de los pernos de acero está relacionada con una fuerza axial de apriete insuficiente de los pernos de fijación del bloque de equilibrio durante la instalación.
Ejemplo 2: Diagrama morfológico de la forma de fractura frágil de un perno de alta resistencia

La figura 2 muestra la fractura frágil del perno.

El análisis macroscópico de la superficie de fractura del perno de alta resistencia muestra que el perno de la Figura 2 pertenece a una superficie de fractura frágil. Pruebas adicionales de las propiedades mecánicas revelan que los indicadores de dureza y resistencia del perno de alta resistencia son relativamente altos, con una alta relación de fluencia a resistencia de 0.95; El alargamiento, la contracción de la sección transversal y la energía de impacto disminuyen regularmente con el aumento de la resistencia y la dureza. Por lo tanto,pernosLos pernos están sometidos a fuerzas de pretensado, tensiones alternas repetidas y cargas de vibración de alta presión durante el funcionamiento, y con frecuencia se producen fracturas frágiles durante el uso en el lugar de trabajo. Los datos de rendimiento mecánico probados muestran que es necesario mejorar la tenacidad del material. En el caso de la fijación del material, reducir el índice de resistencia de manera adecuada para mejorar la tenacidad es una buena opción. La resistencia de sacrificio se puede compensar aumentando el diámetro del perno.
Ejemplo 3: Diagrama morfológico de la fractura por defecto de un perno de alta resistencia

La figura 3 muestra la fractura por defecto de los pernos de alta resistencia.

Figura 3: Cuando se fractura un perno de alta resistencia, comienza a agrietarse en el chaflán de la ranura roscada con un alto grado de concentración de tensión. El sitio de inicio de la grieta tiene muchos bordes de desgarro, principalmente en forma de hendidura, y presenta características de fractura intergranular. El perno está sometido a tensión
Aparición de fractura intergranular. Después de que la fractura se inicia desde la fuente de la grieta, la grieta se propaga de manera rápida e inestable hasta que se fractura. La presencia de granos gruesos y defectos de segregación de los límites de grano dentro del material conduce a una disminución de la tensión admisible real, que también es un requisito previo para la propagación rápida e inestable de grietas. La formación de microgrietas está relacionada con la desgasificación incompleta y la formación de escoria durante la fundición. El par de montaje de los pernos fluctúa mucho y existe un fenómeno de apriete excesivo; el radio de la esquina redondeada en la unión de la cabeza del perno y la varilla fluctúa mucho y algunos de ellos no cumplen con los requisitos estándar. Existe un problema de control ineficaz de la precisión dimensional en el proceso de producción de pernos.
Durante el proceso de producción del perno, se encontraron defectos como desgaste en la superficie de formación del ángulo R y grietas por fatiga térmica en la superficie de trabajo del perno.perno de alta resistenciaMolde de muelle caliente. La superficie de apoyo del molde estaba muy desgastada y corroída, y se realizaron ajustes con cinta adhesiva. Además, el valor R de la unión de la varilla de la cabeza del perno no se controló en el sitio de producción. Estos defectos impiden que el molde garantice la estabilidad dimensional, como la coaxialidad y la perpendicularidad del perno, lo que puede afectar la calidad del producto y aumentar el riesgo de fractura del perno.