螺栓断裂的原因....

紧固件螺栓断裂的原因有多种多样,归纳来说,一般螺栓的损坏由应力因数、疲劳、腐蚀和其他原因形成。

1.外力因数

超过常规应力(超应力)由剪切、拉伸、弯曲和压缩中的任一个或其组合而产生。大多数设计人员首先考虑的是拉伸负荷、预紧力和附加实用载荷的组合。预紧力基本是内部的和静态的,它使接合组件受压。

实用载荷是外部的,--般是施加在紧固件上的循环(往复)力。拉伸负荷试图将接合组件抗开。当这些负荷超过螺栓的屈服极限时,螺栓从弹性变形变为塑性区,导致螺栓永久变形,因此在外部负荷除去时不能再恢复原先的状态。类似原因,如果螺栓上的外负荷超过其极限抗拉强度,螺栓将断裂。

2.疲劳

现在工业紧固件的有关条例,没有专门立法指示供应商必须采购符合工业标准的关键元件,特别是没有提到造成紧固件失效的主要原因一一疲劳。 疲劳造成的损坏估计要占到紧固件失效的总量的85%。

螺栓中的疲劳是循环拉伸负荷的不断作用,这样螺栓受到比较小的预紧力和交变工作负荷的作用。在长期受到这类双重负荷情况下,螺栓在小于它们额定抗拉强度下就会造成失效。疲劳寿命取于加载应力循环的次数和振幅。有些受压的联接件.如压机、冲压设备和模压机械中也可能存在疲劳断裂。操作时的动力与预紧力之间产生多种复合应力。如在反复拉伸运动中,应力变化次数和振幅大小受到疲劳程度、损坏程度的影响。

3.腐蚀

螺栓断裂另一原因是腐蚀。腐蚀有许多形式,包括普通腐蚀、化学腐蚀、电解腐蚀和应力腐蚀。电解腐蚀是:首先紧固件暴露在外,受到雨水或酸雾等各种湿润试剂的侵蚀,这些都是电解质,都会使紧固.件产生化学腐蚀;其次,紧固件的材料不同,它们的电解电位不同,电位差很容易产生“微电池”。设计人员应根据金属的相容性尽量选择电解电位接近的材料,同时消除电解质的产生的条件,以防止电解腐蚀的产生裂隙。

应力腐蚀是相对受限制的。应力腐蚀在高拉伸负荷的作用下存在,它主要影响高强度合金钢的紧固件。合金钢的紧固件(尤其是合金成分比较高的钢材)在应力的作用下很容易产生裂隙。开始,一般在表面形成裂隙坑,然后进一步产生腐蚀,腐蚀后促使裂隙传播,其速率由螺栓上所受的应力和材料的断裂韧度来决定。当剩下的材料功能到了不能承受施加的应力时,就会发生断裂。

4.其他原因

联接断裂不是始终直接与灾难性的紧固件断裂有关。许多紧固件相关的因素,比如预紧力的丧失或紧固件联接疲劳可造成磨损;紧固件中心偏移,在使用中会产生噪声、泄漏,需要计划外的维护,否则会产生断裂。例如,震动会降低螺纹的摩擦阻力,而且紧固件联接在安装后因工作负荷的施加而松弛,这些因素和螺栓的高温蠕变可导致预紧力丧失。有时候联接的断裂可归于通过的孔太大或太小、承载面积太小、材料太软、负荷太高。这些情况中的任何一个都不会造成螺栓的直接断裂,但会导致联接整体性的丧失或最终的螺栓断裂。