Qual é o efeito do tratamento térmico na melhoria da resistência à fadiga dos parafusos?

A resistência à fadiga deparafusossempre foi uma questão preocupante. Os dados mostram que a maior parte da falha dos parafusos é causada por danos por fadiga e quase não há sinais de danos por fadiga, portanto, acidentes graves podem ocorrer facilmente quando ocorrem danos por fadiga. O tratamento térmico pode otimizar o desempenho dos materiais de fixação e melhorar sua resistência à fadiga. Tendo em vista os requisitos cada vez mais elevados de utilização de parafusos de alta resistência, é ainda mais importante melhorar a resistência à fadiga dos materiais dos parafusos através do tratamento térmico.

O efeito do tratamento térmico na melhoria da resistência à fadiga dos parafusos.

O início de fissuras por fadiga em materiais.

O local onde as fissuras por fadiga começam é chamado de fonte de fadiga. A fonte de fadiga é muito sensível à microestrutura do parafuso e pode iniciar trincas por fadiga em uma escala muito pequena, geralmente dentro de 3 a 5 tamanhos de grão. O problema de qualidade da superfície do parafuso é a principal fonte de fadiga, e a maior parte da fadiga começa na superfície ou subsuperfície do parafuso. Um grande número de discordâncias e alguns elementos de liga ou impurezas no cristal do material do parafuso, bem como diferenças na resistência do contorno do grão, são fatores que podem levar ao início de trincas por fadiga. Estudos demonstraram que trincas por fadiga são propensas a ocorrer nos seguintes locais: limites de grão, inclusões superficiais ou partículas de segunda fase e vazios. Todas essas localizações estão relacionadas à microestrutura complexa e mutável do material. Se a microestrutura puder ser melhorada após o tratamento térmico, a resistência à fadiga do material do parafuso poderá ser melhorada até certo ponto.

Efeito da descarbonetação na resistência à fadiga.

A descarbonetação na superfície do parafuso reduzirá a dureza superficial e a resistência ao desgaste do parafuso após a têmpera e reduzirá significativamente a resistência à fadiga do parafuso. O padrão GB/T3098.1 contém um teste de descarbonetação para desempenho do parafuso e especifica a profundidade máxima da camada de descarbonetação. Uma grande quantidade de literatura mostra que devido ao tratamento térmico inadequado, a superfície do parafuso é descarbonetada e a qualidade da superfície é reduzida, reduzindo assim a sua resistência à fadiga. Ao analisar a causa da falha por fratura do parafuso de alta resistência da turbina eólica 42CrMoA, constatou-se que existia uma camada de descarbonetação na junção da cabeça e da haste. Fe3C pode reagir com O2, H2O e H2 em altas temperaturas, resultando em uma redução de Fe3C dentro do material do parafuso, aumentando assim a fase ferrita do material do parafuso, reduzindo a resistência do material do parafuso e causando facilmente microfissuras. Controlar a temperatura de aquecimento durante o processo de tratamento térmico e adotar aquecimento com proteção de atmosfera controlada pode resolver bem esse problema.

Efeito do tratamento térmico na resistência à fadiga.

Ao analisar a resistência à fadiga deparafusos, descobriu-se que a melhoria da capacidade de carga estática dos parafusos pode ser alcançada aumentando a dureza, enquanto a melhoria da resistência à fadiga não pode ser alcançada aumentando a dureza. Como a tensão de entalhe dos parafusos causará maior concentração de tensão, aumentar a dureza das amostras sem concentração de tensão pode melhorar sua resistência à fadiga.

A dureza é um indicador da dureza dos materiais metálicos e é a capacidade dos materiais de resistir à pressão de objetos mais duros do que ele. A dureza também reflete a resistência e a plasticidade dos materiais metálicos. A concentração de tensão na superfície dos parafusos reduzirá sua resistência superficial. Quando submetido a cargas dinâmicas alternadas, os processos de microdeformação e recuperação continuarão a ocorrer no local de concentração de tensão do entalhe, e a tensão a que está sujeito é muito maior do que no local sem concentração de tensão, o que pode facilmente levar a trincas por fadiga. .

Os fixadores melhoram sua microestrutura por meio de tratamento térmico e revenimento e possuem excelentes propriedades mecânicas abrangentes. Eles podem melhorar a resistência à fadiga dos materiais dos parafusos, controlar razoavelmente o tamanho do grão para garantir trabalho de impacto em baixa temperatura e também obter maior resistência ao impacto. O tratamento térmico razoável pode refinar os grãos e encurtar a distância entre os limites dos grãos para evitar rachaduras por fadiga. Se houver uma certa quantidade de bigodes ou partículas de segunda fase dentro do material, essas fases adicionadas podem impedir o deslizamento da banda deslizante retida até certo ponto, evitando assim o início e a expansão de microfissuras.

Conclusão

As trincas por fadiga sempre iniciam no elo mais fraco do material.Parafusossão propensos a rachaduras devido a defeitos superficiais ou subterrâneos. Faixas de deslizamento retidas, limites de grão, inclusões superficiais ou partículas de segunda fase e vazios são propensos a ocorrer dentro do material porque esses locais são propensos à concentração de tensões.

O tratamento térmico tem grande influência na resistência à fadiga dos materiais dos parafusos. Durante o processo de tratamento térmico, o processo de tratamento térmico deve ser determinado especificamente de acordo com o desempenho do parafuso. A trinca inicial por fadiga é causada pela concentração de tensão causada por defeitos estruturais microscópicos do material do parafuso. O tratamento térmico é um método para otimizar a estrutura do fixador, que pode melhorar até certo ponto o desempenho à fadiga do material do parafuso e aumentar a vida útil do produto. A longo prazo, pode poupar recursos e estar em conformidade com a estratégia de desenvolvimento sustentável