Faktoren, die die Ermüdungslebensdauer von Schrauben und Maßnahmen zur Verbesserung beeinflussen
- Was sind die Hauptfaktoren, die die Ermüdungslebensdauer von Bolzen beeinflussen?
Stress amplitude is the core factor. When the stress amplitude increases by 10MPa, the fatigue life may be shortened by 30%~40%. The stress amplitude of heavy-duty railway bolts must be controlled within 80MPa, and that of ordinary railways must be<=100MPa to avoid premature fracture. Surface roughness has a Signifikanter Einfluss . Wenn RA von 1 . 6 & mgr; m bis 6 . 3μm steigt, nimmt die Lebensdauer der Ermüdung um 20%~ 30%ab. Die Bolzenoberfläche muss gerollt werden, um die Rauheit zu RA weniger als 0,8 μm zu verringern, wodurch eine verbleibende Druckspannung bildet und die Ermüdungsbeständigkeit verbessert wird. Wenn der Filetradius der Fadenwurzel zu klein ist (zu klein (<0.3mm), the stress concentration factor will increase to 2.0~2.5, and the fatigue life will be shortened by 50%~60%. The fillet radius needs to be increased to ≥0.5mm, and the requirements for high-speed railway bolts are more stringent (≥0.8mm). Insufficient material purity and non-metallic inclusions (diameter > 50μm) will become the source of fatigue cracks, reducing fatigue life by 15%~20%. High-quality steel (such as 40CrNiMoA) should be selected to control the inclusion content.
- Was hat der Einfluss der Vorspannung auf die Müdigkeitslebensdauer von Bolzen?
Unzureichende Vorspannung (<70% of the design value) will cause the bolt to bear additional lateral force, increase stress amplitude by 20%~30%, and shorten fatigue life by 40%~50%. The preload of ordinary railway bolts must be ≥80% of the design value, and ≥90% for high-speed railways. Excessive preload (>110%des Konstruktionswerts) erhöhen das Risiko einer Bolzenertrag . Nach 1 Million Zyklen, die Vorspannung erreicht 25%~ 30%, was zu einer plastischen Verformung des Fadens führt und die Lebensdauer des Ermüdungslebens um 15%~ 20%. Die Vorlast sollte bei 85%~ 105%des Entwurfswertes {10} {10}. {10}. {10} {10} {10} {10 {10} {10 {10} {10 {10} {10 {10 {10 {10. ufungssteuert werden reduziert. ± 10% werden dazu führen, dass die Ermüdungslebensdauer der gleichen Stapel von Bolzen um 30% ~ 40% . Ein Drehmomentschlüssel für eine präzise Kontrolle erforderlich ist. . Nach der Installation sollten 10% der Bolzen bestrichen werden, um einheitlich zu gewährleisten. 10%~ 15%und verlängern Sie die Ermüdungslebensdauer um 20%~ 30%. Dies ist der "Vorspannungsverstärkungseffekt", und diese Strategie wird häufig für Hochleistungs-Eisenbahnschrauben verwendet .
- Wie wirkt sich die Behandlung der Bolzenoberfläche auf die Lebensdauer der Ermüdung aus?
Carburizing treatment can make the surface hardness of the bolt reach HRC55~60, form residual compressive stress (-200~-300MPa), and extend the fatigue life by 50%~60%. However, excessive carburizing layer thickness (>0 . 5mm) erhöht die Brechigkeit und brechen leicht in niedrigen Temperaturumgebungen . Die Dicke muss bei 0 . 2 ~ 0 . 4mm . Die mühsame Lebensdauer der galvanisierten Bolzen (Dicke 8 ~ 12 {12}) kontrolliert werden. Bolzen ., weil die Zinkschicht möglicherweise Mikrorisse erzeugen kann, ist ein Wasserstofffreier Galvanisierungsprozess erforderlich, um das Risiko einer Wasserstoffverspritzung zu verringern. 30%~ 40%. Der Projektildurchmesser beträgt 0 . 2 ~ 0,3 mm und die Stärke 0,2 ~ 0,3MMA (Almen -Teststück). Auf diese Weise können gewöhnliche Eisenbahnschrauben behandelt werden. Phosphating kann die Gewindeschmierung verbessern, die Oberflächenschäden während der Installation verringern und indirekt die Lebensdauer der Ermüdung um 10%~ 15%erhöhen. Die Dicke des Phosphatfilms beträgt 5 ~ 10 μm und muss die Fadenoberfläche gleichmäßig bedecken.
- Wie erkenne ich die Ermüdungsleistung von Schrauben?
Der rotierende Biege -Ermüdungstest ist eine Standardmethode . Die Bolzenprobe wird auf einer Müdigkeitstestmaschine (Spannungsverhältnis R =0.1) ausgesetzt, und die Anzahl der Zyklen bei der Fraktur wird . {10.9-}}}}}} teures 2 -Millionen -Cyclen ergeben. unqualified. The axial tensile fatigue test simulates the actual stress state, applies axial alternating load (stress ratio R=0.5), and measures the fatigue limit. The fatigue limit of 8.8-grade bolts must be>=350MPa. Bolts below this value cannot be used for heavy-duty railways. Ultrasonic flaw detection detects internal defects. If inclusions or cracks with a diameter of ＞0.2mm are found, the bolts must be removed to avoid becoming fatigue fracture sources. High-speed rail bolts require 100% flaw detection. Die Verfolgungsstatistiken vor Ort werden durchgeführt, um die tatsächliche Lebensdauer der Schrauben aufzuzeichnen und sie mit der Designlebensdauer zu vergleichen.
- Was sind die spezifischen Maßnahmen zur Verbesserung der Ermüdungslebensdauer von Schrauben?
Optimieren Sie das Fädendesign, verwenden Sie eine große Filetwurzel (Radius größer oder gleich 0 . 5 mm) und einen feinen Faden (Tonhöhe 2mm), verringern Sie die Spannungskonzentration und erhöhen Weniger als oder gleich 0 . 4 & mgr; m und gleichzeitig eine verbleibende Druckspannung gebildet, wird die Lebensdauer der Müdigkeit um 50%~ 60%verlängert. Weniger oder gleich 5%, und die Lebensdauer der Müdigkeit wird im Vergleich zu gewöhnlichen Schraubenschlüssel um 15%~ 20%erhöht. Es muss in Schlüsselteilen von Hochleistungs-Eisenbahnen verwendet werden. Bei strikter Wärmebehandlungsprozess kann die Ermüdungslebensdauer der Bolzen mehr als 3 Millionen Mal erreichen und die langfristigen Gebrauchsanforderungen von Hochgeschwindigkeitsbahnen erfüllen.