Cum se schimbă performanța șuruburilor la diferite temperaturi?
Modificările de performanță ale șuruburilor la diferite temperaturi sunt afectate în principal de proprietățile materialelor și de intervalul de temperatură. Iată câteva puncte cheie despre modificările performanței șuruburilor la diferite temperaturi:
Proprietăți la temperatură scăzută: șuruburile pot deveni casante în medii cu temperatură scăzută, ceea ce are ca rezultat o rezistență redusă la impact și plasticitate. De exemplu, performanța oțelurilor carbon și aliate este afectată la temperaturi sub -50°C.
Performanță la temperatură ridicată: Pe măsură ce temperaturile cresc, rezistența șuruburilor scade de obicei. Acest lucru se datorează faptului că materialele metalice sunt predispuse la fluaj și la relaxarea tensiunii la temperaturi ridicate, rezultând o scădere a forței de preîncărcare.
Efectul tratamentului termic: Pentru rezistență ridicată şuruburi , cum ar fi șuruburile de înaltă rezistență din oțel 42CrMo, ajustarea parametrilor procesului de tratament termic (cum ar fi potențialul de carbon, concentrația de agent de călire solubil în apă în timpul călirii și răcirii și temperatura de revenire) poate îmbunătăți performanța generală într-un mediu de utilizare specific.
Efect de placare: Acoperirea unui șurub poate afecta, de asemenea, performanța acestuia la diferite temperaturi. De exemplu, șuruburile placate cu zinc au rezultate mai bune sub 230°C, în timp ce șuruburile placate cu nichel pot fi folosite la temperaturi mai ridicate, cu o limită superioară de aproximativ 590°C.
Șuruburi din oțel inoxidabil: Datorită compoziției lor de aliaj, șuruburile din oțel inoxidabil au, în general, un interval mai larg de temperatură de funcționare, aproximativ între -120°C și 320°C.
Materiale speciale: Pentru aplicații cu temperaturi mai ridicate, pot fi necesare materiale speciale din aliaje, cum ar fi Inconel și superaliaje pe bază de nichel, care pot menține performanța la temperaturi mai ridicate.
Gradul de performanță: gradul de performanță al șurubului, cum ar fi 8,8, 10,9 etc., indică, de asemenea, performanța acestuia la diferite temperaturi. Un grad de performanță mai ridicat înseamnă, în general, că șurubul poate rezista la temperaturi de funcționare mai ridicate.
Coeficientul de dilatare termică: Schimbările de temperatură pot provoca, de asemenea, diferențe în coeficientul de dilatare termică între șuruburi și conexiuni, care pot afecta forța de strângere și stabilitatea conexiunii.
Rezistența la foc: În construcția de structuri din oțel, rezistența la foc a șuruburilor din oțel inoxidabil este, de asemenea, un aspect important, iar proprietățile sale mecanice la temperaturi ridicate sunt cruciale pentru siguranța structurii.
La proiectarea și selectarea șuruburilor, intervalul de temperatură al mediului de lucru al acestora trebuie luat în considerare pentru a se asigura că șuruburile pot funcționa corect la acea temperatură și pot menține proprietățile mecanice necesare. Depășirea intervalului de temperatură de funcționare al șurubului poate cauza o eroare a conexiunii sau alte probleme de siguranță.
De ce șuruburile sunt supuse relaxării stresului la temperaturi ridicate?
Motivul pentru care șuruburile sunt supuse relaxării tensiunilor la temperaturi ridicate este legat de proprietățile fizice și comportamentul termomecanic al materialului. Următorii sunt câțiva factori cheie care provoacă relaxarea tensiunii în șuruburi la temperaturi ridicate:
Efect de fluaj: într-un mediu cu temperatură ridicată, chiar și sub acțiunea tensiunii susținute sub limita de curgere, metalul va suferi o deformare plastică lentă. Acest fenomen se numește fluaj. Fluajul face ca materialul șurubului să se întindă mai puțin, reducând astfel forța de preîncărcare.
Dependență de timp: relaxarea stresului este un fenomen dependent de timp în care tensiunea din șurub scade treptat în timp, chiar și sub stres constant.
Efectul temperaturii: rata de relaxare a stresului a metalului crește cu temperatura. La temperaturi ridicate, mobilitatea atomică crește, ceea ce face ca mișcarea de dislocare să fie mai probabilă, ceea ce duce la relaxarea accelerată a stresului.
Proces de activare termică: Temperatura ridicată furnizează energia termică necesară, permițând dislocațiilor din metal să traverseze obstacole, promovând deformarea plastică și conducând astfel la relaxarea stresului.
Oxidare și coroziune: La temperaturi ridicate, procesele de oxidare și coroziune pot avea, de asemenea, un impact negativ asupra performanței șuruburilor, ducând la o reducere a rezistenței și rigidității materialului.
Procesul de tratament termic: Procesul de tratament termic al şuruburi are un impact semnificativ asupra performanței lor la temperatură ridicată. Tratamentul termic adecvat poate îmbunătăți rezistența la relaxarea stresului a șuruburilor, dar acest lucru poate duce și la creșterea costurilor.
Compoziția materialului de aliaj: compoziția materialului de aliaj a unui șurub este critică pentru performanța sa la temperaturi ridicate. Unele elemente de aliere pot îmbunătăți rezistența la relaxarea tensiunilor, dar pot crește costul materialului.
Recomandări standard ISO: Standardul ISO 898-1 afirmă că, în aplicații între 150°C și 300°C, utilizatorii sunt sfătuiți să consulte un metalurgist cu experiență în elemente de fixare pentru a selecta materialele și modelele adecvate pentru șuruburi.
Aliaje de înaltă temperatură și oțeluri inoxidabile: Pentru aplicații la temperatură înaltă, se folosesc adesea aliaje specializate la temperatură înaltă și materiale din oțel inoxidabil, care sunt concepute pentru a-și menține proprietățile mecanice la temperaturi ridicate.
Relaxarea stresului și temperatura de funcționare: Cantitatea de relaxare a stresului depinde nu numai de temperatura de funcționare, ci și de timpul de funcționare la temperatură. De-a lungul timpului, stresul și preîncărcarea vor scădea, provocând posibil o eroare a conexiunii.
Înțelegerea acestor factori vă poate ajuta să luați în considerare impactul mediilor de operare cu temperaturi ridicate asupra performanței acestora atunci când proiectați și selectați șuruburi pentru a asigura fiabilitatea și siguranța conexiunilor dvs..