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高强度螺栓的主要失效模式是疲劳

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高强度螺栓的主要失效模式是疲劳

发布日期:2017-07-12 作者:江苏金洋机械有限公司 点击:

现阶段,我国制造业与紧固件与世界先进水平仍存在较大差距,未来10年是我国制造业与紧固件转型升级,从制造大国走向制造强国的关键时期。

当前紧固件市场需求及国外水平相比,仍有不小差距,具体表现在:高端品种少、水平低,质量不稳定,早期失效率高,可靠性差。在引进技术中图纸和材料成分都可以向我国提供,但热处理技术则严加保密,一方面缺少国家标准支撑,另一方面设计规范按国外标准要求也近乎苛刻。

我国国民经济建设正在进入新的发展阶段,基础设施建设将向高级阶段发展(超高层建筑、大型高性能钢结构建筑、高速交通网络、高效交通网络、高效长距离输送管线、大型港口与交通枢纽等),而以大飞机、大型发电设备、汽车、高速火车、大型船舶、大型成套设备等为代表的先进制造也将进入重要的发展方向。由此,紧固件将进入重要的发展阶段。发达国家的发展历程表明,全面进入以先进制造业为主的发展阶段后,高强度紧固件的使用量将迅速增长。紧固件企业要提高产品技术等级,必须从设备改进、技术提高着手,国内主机企业不会舍近求远去进口,这是紧固件企业在目前状况的一个有利趋向。

中国紧固件企业如今已经没有新的优势,是制约紧固件强国的瓶颈。在我国较大多数紧固件企业的特点,对冷镦、冷挤压、冷冲技术重视,工程师们对模具精通设计,往往重冷加工,轻热处理,一些企业依靠外协热处理来保证出货。不能保证紧固件质量,长此以往,依靠外加工,是直接影响紧固件的创新和发展。

然而,目前热处理的重要性在我国及一些企业得不到应有的重视,在相关的科研计划、发展规划、立项指南及学科设置等方面或缺少热处理的内容,这种局面亟待扭转。当下,从不同层面采取措施推动紧固件热处理技术研究,对于实现我国由紧固件制造大国,向紧固件制造强国转型有重大意义。

紧固件在机械构件中起到联接、定位以及密封等作用,其中螺栓用量最大.高强度螺栓共有5个性能等级,即8.8, 9.8, 10.9、12..9和12..9级。根据技术要求,这5个等级螺栓都要进行热处理。热处理是为了提高螺栓的综合力学性能,以满足产品规定的抗拉强度和屈强比;材料的选用是保证质量的基础。热处理技术对高强度螺栓尤其是它的内在质量至关重要。

热处理是控制紧固件性能、保证安全可靠和长寿命的关键技术,是先进材料高端机械装备竞争力的核心要素。如螺栓钢是碳含量为0.20%~0.55%的低、中碳结构钢、低合金结构钢。材料的性能不单纯取决于其成分,通过热处理可以大幅度提高材料的性能,充分发挥材料的潜力。

搞好热处理,零件一顶几。迄今为止,热处理专业领域已颁布实施83项热处理国家和行业标准,还有10余项标准待报批。它对我国紧固件行业的发展十分必要,这不仅表明了热处理对紧固件的重要性,也反映紧固件的发展也离不开热处理。

据统计,在紧固件失效的案例中,材料与热处理的原因要占到80%以上。虽然企业都能按GB/T3098.1-2010标准进行生产,但屈强比,表面脱、增碳,显微组织,冲击韧性往往是在检测中省略的指标,由于存在有明显的质量隐患,造成在交变载荷的应力作用下塑性变形或疲劳断裂,而此类项目和热处理工艺有密切的关联,也就是说紧固件防脆断技术与热处理密不可分。

冲击韧性是紧固件塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力,是强度和塑性的综合表现,在国内紧固件还是重要的研究课题,而国外对热处理韧性技术都属保密,绝不外泄。所以,紧固件防脆断技术是智慧的结晶,是企业的核心竞争力,谁拥有防脆断技术,它的产品就能升级,创名牌,就有瓜分汽车标准件市场的优势,为自己的企业创造财富。所以,防脆断技术是紧固件热处理新一轮的科技,是紧固件产业转型和升级的基石。

高强度螺栓的主要失效模式是疲劳,其突出特点是在无明显变形下突然失效。解决疲劳失效问题的关键是热处理技术。热处理不仅赋予材料极限性能和赋予高强度螺栓极限服役性能,为高强度螺栓服役提供了保障。因此,紧固件热处理非常重要。 


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