Proiectarea Șuruburi din oțel structural din aliaj , incluzând factori precum geometria firului și finisajul suprafeței, joacă un rol crucial în determinarea rezistenței, performanței și durabilității lor generale în aplicațiile structurale. Iată cum aceste aspecte de proiectare influențează puterea șuruburilor:
1. Geometria firului:
Fire tonul și adâncimea: pasul (distanța dintre fire) și adâncimea firelor afectează direct distribuția sarcinii și rezistența șurubului. Firele mai fine (cu un pas mai mic) tind să aibă o capacitate mai mare de încărcare, deoarece suprafața mai mică permite implicarea mai multor fire, îmbunătățind distribuția stresului de-a lungul șurubului. Cu toate acestea, firele mai grosiere (cu un pas mai mare) pot fi mai bune pentru instalarea rapidă și ușoară, dar s -ar putea să nu distribuie stresul la fel de eficient ca firele mai fine, care pot afecta puterea șurubului sub sarcină.
Profilul firului: Geometria profilului firului, indiferent dacă este un design ascuțit sau rotunjit, influențează, de asemenea, concentrația de stres la rădăcinile firelor. Un profil ascuțit al firului poate provoca o concentrație de stres mai mare, ceea ce ar putea duce la eșecul oboselii sub sarcini ciclice. Profilurile de fir rotunjite, pe de altă parte, ajută la reducerea acestor concentrații de stres, îmbunătățind rezistența la oboseală și durabilitatea generală a șurubului.
Lungimea de implicare a firului: lungimea implicării firului în componenta de împerechere (de exemplu, o piuliță sau o gaură tapetată) afectează rezistența la forfecare și rezistența la tracțiune a șurubului. Angajarea mai lungă a firului oferă mai multă suprafață pentru distribuția forței, crescând rezistența generală a șurubului și rezistența la slăbire sau dezbrăcare, în special în aplicațiile cu sarcină mare.
2. Finisaj de suprafață:
Rughitatea suprafeței: rugozitatea sau netezimea suprafeței șurubului poate influența rezistența la oboseală și proprietățile de frecare. Un finisaj neted de suprafață reduce frecarea în timpul instalării, ceea ce face mai ușor strângerea șurubului și obținerea tensiunii dorite. În plus, o suprafață mai netedă poate ajuta la reducerea formării de concentratoare de tensiune, care sunt zone ale șurubului în care stresul este mai probabil să conducă la eșec, în special sub încărcare ciclică.
Duritatea suprafeței: Duritatea suprafeței șurubului joacă un rol semnificativ în rezistența la uzură și în capacitatea de a rezista deformarea sub sarcină. O suprafață întărită poate crește semnificativ rezistența șurubului, în special în mediile cu stres ridicat. Ajută la prevenirea deformarea suprafeței, ceea ce ar putea duce la eșec, în special în aplicațiile supuse forțelor sau vibrațiilor grele.
Acoperirile și placarea: aplicarea acoperirilor de protecție (cum ar fi galvanizarea, placarea cu zinc sau fosfatul) poate spori rezistența șurubului la coroziune, ceea ce altfel poate slăbi șurubul în timp și poate afecta rezistența acestuia. Acoperirile oferă, de asemenea, o suprafață mai netedă, îmbunătățind caracteristicile de frecare ale șurubului în timpul strângerii. Cu toate acestea, anumite acoperiri pot modifica ușor dimensiunile sau pot introduce un coeficient de frecare care afectează distribuția sarcinii și cuplul de strângere.
Pasivarea sau împușcarea peeningului: procese precum pasivarea (pentru a îndepărta straturile de oxid) sau peeningul de împușcare (pentru a introduce tensiuni compresive în suprafață) pot îmbunătăți semnificativ rezistența la oboseală a șurubului. Împușcarea, de exemplu, întărește șurubul prin comprimarea suprafeței și reducerea riscului de inițiere a fisurilor, ceea ce îmbunătățește durabilitatea sa generală sub sarcini dinamice.
3.. Fire potrivită și toleranță:
Afișarea între șurub și piuliță sau gaură: potrivirea precisă între filetele șurubului și piulița de împerechere sau gaura tapetată afectează rezistența la tracțiune și capacitatea de încărcare a dispozitivului de fixare. Toleranțele strânse asigură o potrivire mai bună, reducând orice joc între șurub și piuliță sau gaură, ceea ce poate duce la concentrația de stres și eventual eșec sub sarcină. Adăugările libere pot duce la conexiuni mai slabe și pot reduce rezistența generală a articulației cu șuruburi.
4. Lungimea șurubului și diametrul:
Diametru: diametrul șurubului este direct legat de rezistența sa la tracțiune. Un șurub cu diametru mai mare poate gestiona sarcini mai mari fără a se rupe sau a se deforma. Acest lucru se datorează faptului că o zonă mai mare în secțiune transversală crește capacitatea de încărcare a șurubului. Cu toate acestea, diametrul crescut necesită, de asemenea, toleranțe de fabricație mai precise pentru a menține o rezistență ridicată și pentru a preveni potențialele slăbiciuni, în special la porțiunile filetate.
Lungime: Lungimea șurubului contribuie, de asemenea, la puterea sa. Șuruburile mai lungi oferă mai multă suprafață pentru implicarea firului, îmbunătățind distribuția forțelor. Cu toate acestea, șuruburile excesiv de lungi ar putea duce la probleme cu întindere de fir sau supra-strângere, ceea ce le-ar putea reduce rezistența eficientă. Lungimea trebuie să fie proiectată în mod corespunzător pentru aplicație.
5. Preîncărcare și tensiune:
Proiectarea șurubului, în special în ceea ce privește geometria firului și finisajul suprafeței, influențează cât de multă preîncărcare sau tensiune poate fi aplicată în siguranță. Șuruburile tensionate corespunzător pot îmbunătăți distribuția sarcinii și rezistența lor la slăbire sub sarcini dinamice. Cu cât suprafața este mai lină și mai exact firele sunt tăiate, cu atât este mai consistentă preîncărcarea, ceea ce îmbunătățește în mod direct rezistența și performanța șurubului în aplicația structurală.
6. Rezistență la oboseală și sarcină ciclică:
Proiectarea firului și finisajul suprafeței contribuie semnificativ la rezistența șurubului la eșecul oboselii, ceea ce este esențial în aplicațiile supuse sarcinilor repetate sau ciclice. Un profil de fir proiectat corespunzător și un finisaj neted al suprafeței reduc potențialul pentru a iniția fisurile și a se propaga în condiții de încărcare dinamică, ceea ce face șurubul mai rezistent la eșecul oboselii în timp.
