Pramoninėje gamyboje ir kasdieninėje įrangos naudojimo srityje varžtai naudojami kaip šerdies jungiamosios detalės, atsakingos už tvirtinimą, sujungimą ir konstrukcinių apkrovų atlaikymą. Ilgai tarnaujant,varžtaiyra veikiami daugelio veiksnių, tokių kaip apkrovos sąlygos, darbo aplinka, gamybos procesai ir surinkimo kokybė, dėl kurių gali lengvai lūžti. Tai gali dar labiau sukelti įrangos išjungimą, konstrukcijos gedimą ir net rimtas saugos avarijas. Šiame darbe sistemingai pristatomos įprastos lūžių formos, formavimosi mechanizmai, makroskopinės lūžio charakteristikos perkrovos lūžių atveju, didelės rizikos lūžių padėtys ir lūžio būsenos esant skirtingoms varžtų apkrovos sąlygoms, suteikiant techninę pagalbą varžtų gedimų prevencijai, įrangos priežiūrai ir proceso optimizavimui.

I. Įprastos varžtų lūžimo formos

1. Perkrovos lūžis

Perkrovos lūžis įvyksta, kai momentinė varžto apkrova viršija medžiagos ribinį tempimo stiprumą, priklausantį tipiniam statiniam plastiniam arba trapiam lūžiui. Šio tipo lūžiai įvyksta staiga, be akivaizdžių prieš gedimo požymių. Kaliųjų medžiagų atveju lūžimo paviršius paprastai būna kūgio formos arba 45 laipsnių pasvirusi pjūvis su šiurkščiais paviršiais ir reikšminga plastine deformacija. Didelio stiprumo trapių varžtų lūžio paviršius yra palyginti plokščias, o plastinė deformacija yra nereikšminga.

Lūžių priežastys: Neprotinga konstrukcijos konstrukcija lemia per mažo varžto pasirinkimą ir nepakankamą apkrovos ribą, dėl ko atsiranda ilgalaikė perkrova. Staigios nenormalios darbo sąlygos, tokios kaip smūginės apkrovos ir trumpalaikės perkrovos įrangos veikimo metu, taip pat gali sukelti staigią ribinę apkrovą. Pavyzdžiui, krano kėlimo mechanizmų jungiamieji varžtai gali lūžti perkrovai keliant perteklinius krovinius.

2. Nuovargio lūžis

Nuovargio lūžis yra labiausiai paplitusi varžtų gedimo forma. Esant ilgalaikėms ciklinėms apkrovoms, tokioms kaip kintamoji įtampa, gniuždymas, lenkimas ir vibracija, įtempių koncentracijos vietose atsiranda mikro nuovargio įtrūkimai. Įtrūkimai palaipsniui plečiasi apkrovos ciklais, nuolat mažindami efektyvų guolio plotą ir galiausiai sukelia staigų lūžį, net jei darbinė apkrova neviršija vardinės vertės. Nuovargio lūžis atsiranda be akivaizdžių plastinių deformacijų. Įtrūkimo paviršius paprastai yra lygus, o tekstūra yra panaši į apvalkalą arba metinį žiedą.

Lūžių priežastys: Ilgalaikis grįžtamasis judėjimas ir aukšto dažnio įrangos vibracija periodiškai veikia varžtus. Pavyzdžiui, automobilių variklių švaistiklio varžtai ištveria ciklines įtempimo ir gniuždymo apkrovas, atsirandančias dėl aukšto dažnio stūmoklių ir švaistimo strypų judesių atgal, todėl susidaro nuovargio pažeidimai ir galiausiai nuovargio lūžiai.

3. Korozinis lūžis

Kai varžtai veikia korozinėje aplinkoje, ant pagrindinės medžiagos atsiranda cheminė arba elektrocheminė korozija, dėl kurios susidaro paviršiaus defektai, tokie kaip rūdys ir taškinė korozija. Šie defektai sumažina efektyvų guolio plotą ir varžtų mechaninį stiprumą, todėl esant normalioms darbo apkrovoms jie gali lūžti. Ant lūžių paviršių galima pastebėti korozijos produktų, tokių kaip rūdžių sluoksniai ir korozijos duobės.

Lūžių priežastys: Varžtai, naudojami drėgnoje, druskos purškiamoje ar rūgščių ir šarmų korozinėje aplinkoje, yra linkę į koroziją, pvz., konstrukciniai plieno įrenginiai prie jūros ir chemijos pramonės įranga. Pavyzdžiui, laivų denių jungiamuosius varžtus nuolat ardo jūros vanduo ir druskos purslai, todėl medžiaga degraduoja ir lūžta korozijos metu.

4. Įtempių korozijos lūžis

Įtempių korozijos lūžis – tai trapus lūžis, atsirandantis kartu veikiant nuolatiniam tempimo įtempiui ir specifinei korozinei terpei. Ankstyvoje stadijoje įtrūkimas auga lėtai, be akivaizdžių gedimo simptomų, o staigus lūžis įvyksta, kai įtrūkimas pasiekia kritinį dydį. Plyšimo paviršius pasižymi dvejopomis savybėmis – įtempių gedimu ir korozijos pažeidimu.

Lūžių priežastys: Tam tikros varžtų medžiagos gali susidaryti ir išplėsti įtempių korozijos įtrūkimus esant mažam pastoviam tempimo įtempimui konkrečioje korozinėje aplinkoje. Tipiškas atvejis yra austenitinio nerūdijančio plieno varžtų įtempių korozijos lūžis aplinkoje, kurioje gausu chlorido.

5. Vandenilio trapumas lūžis

Gamybos ar aptarnavimo metu vandenilio atomai prasiskverbia ir kaupiasi varžto medžiagos viduje, sudarydami vandenilio molekules, kurios sukuria didžiulį vidinį slėgį. Tai sukelia grotelių įtrūkimus ir mikroįtrūkimų plitimą, galiausiai sukeliantį trapų lūžį. Vandenilio trapumas yra tipiškas trapus gedimas, kuriam būdingi lygūs lūžių paviršiai ir nėra akivaizdžių plastinių deformacijų.

Lūžių priežastys: Vandenilio atomai prasiskverbia į plieno matricą galvanizavimo, ėsdinimo rūgštimi, fosfatavimo ir kitų paviršiaus apdorojimo procesų metu be tinkamo dehidrogenavimo.Didelio stiprumo plieniniai varžtaiyra labai jautrūs vandenilio trapumui. Per didelė vandenilio jonų koncentracija dengimo tirpale ir nekvalifikuoti dehidrogenavimo procesai yra pagrindiniai vandenilio trapumo lūžių veiksniai.

6. Lūžis, atsiradęs dėl gamybos defektų

Vidiniai ir paviršiaus defektai, atsirandantys žaliavų gamybos ir varžtų gamybos metu, sudaro įtempių koncentracijos šaltinius. Esant apkrovai, defektų vietose įtempis smarkiai padidėja, sukeldamas įtrūkimų atsiradimą ir greitą plitimą, o tai galiausiai sukelia lūžį. Ant lūžio paviršiaus aiškiai matomi pirminiai gamybos defekto požymiai.

Lūžių priežastys: žaliavos defektai, tokie kaip intarpai, poringumas, susitraukimo ertmės ir segregacija; netinkamai kontroliuojant kalimo, terminio apdorojimo ir tekinimo procesus atsiranda gesinimo įtrūkimų, šlifavimo įtrūkimų, įrankių žymių ir įbrėžimų.

II. Trys būdingos varžtų perkrovos lūžių zonos

1. Pluošto zona

Padėtis: yra lūžio paviršiaus centre, tarnauja kaip įtrūkimo inicijavimo ir pradinio plitimo zona.

Morfologinės charakteristikos: Paviršius šiurkštus ir pluoštinis su matoma plastine deformacija ir mikrotuštumos sankaupa, kuri yra tipiška plastiško lūžio požymis.

Formavimo mechanizmas: Pradiniame lūžio etape varžto medžiaga patiria plastinę reologiją įtempta. Mikrotuštumos generuoja, auga, agreguojasi ir jungiasi suformuodamos pluoštinio lūžio morfologiją.

2. Spinduliavimo zona

Padėtis: yra už pluošto zonos, atitinkančio greito įtrūkimo plitimo stadiją.

Morfologinės charakteristikos: lūžimo paviršius yra gana plokščias, su aiškiomis radialinėmis arba silkių kaulo tekstūromis, besitęsiančia į išorę nuo centro.

Formavimo mechanizmas: Kai pradinis įtrūkimas išsiplečia iki kritinio dydžio, jis pereina į greito plitimo stadiją. Didelė įtempių koncentracija plyšio viršūnėje sukelia greitą transgranulinį arba tarpgranulinį plyšimą, formuojant radialinio lūžio morfologiją.

3. Nukirpkite lūpų zoną

Padėtis: Pasiskirstęs atokiausiu lūžio paviršiaus kraštu, suformuotas paskutinėje lūžio stadijoje.

Morfologinės charakteristikos: Paviršius yra lygus ir pasviręs, pasižymintis tipiškomis šlyties slydimo savybėmis, sudarančiomis žiedinę šlyties briauną, kuri yra paskutinė kaliojo lūžio charakteristika.

Formavimo mechanizmas: Galutinėje lūžio stadijoje likutinė medžiaga paslysta ir plyšta išilgai didžiausios šlyties plokštumos, esant dideliam įtempimui, todėl susidaro plastinė šlyties deformacija ir susidaro šlyties lūpos struktūra.

777

III. Varžtų perkrovos lūžių bendrosios pozicijos

888

1. Pirmasis sriegio dantis šalia veržlės guolio paviršiaus

Varžtų jungčių apkrovos daugiausia perduodamos per sriegio dantis. Pirmasis sriegio dantis, esantis šalia veržlės atraminio paviršiaus, turi didžiausią apkrovą ir didžiausią įtempių koncentraciją. Tai yra labiausiai jautri vieta perkrovos lūžiams ilgalaikio aptarnavimo metu.

2. Sriegio šaknis perėjime tarp varžto galvutės ir koto

Sriegio šaknis pasižymi staigiais geometriniais pokyčiais ir dideliu įtempių koncentracijos koeficientu. Esant sudėtingoms įtempių būsenoms, jis tampa konstrukcine silpna varžtų vieta ir gali lūžti esant perkrovai ir smūgio apkrovoms.

3. Perėjimo zona tarp lygaus koto ir sriegio sekcijos

Staigūs skerspjūvio dydžio ir struktūros pokyčiai lygaus koto ir sriegio sekcijos sandūroje sukelia akivaizdžią įtempių koncentraciją ir netolygų įtempių pasiskirstymą. Ši padėtis lengvai sukelia įtrūkimų atsiradimą perkrovos sąlygomis ir sukelia lūžių gedimą.

IV. Varžtų lūžių būsenos esant skirtingoms apkrovos formoms

1. Lūžis esant tempimo įtempimui

Galima pastebėti tipišką taurelės kūgio lūžį ir akivaizdų bendrą pailgėjimą bei kaklo deformaciją. Didelio tvirtumo varžtams esant tempimo perkrovai, galutinis lūžio ruožas sudaro maždaug 45 laipsnių šlyties kampą su varžto ašimi, priklausantį tipiniam plastiniam perkrovos lūžiui, kuris dažniausiai atsiranda silpnoje sriegio šaknies padėtyje.

999

2. Lūžis esant smūgio įtampai ir lenkimo momentui

Lūžio paviršiuje galima pastebėti radialines tekstūras ir nukirptas lūpas, o kirpimo lūpos yra nepilnos ir netolygiai paskirstytos be pilno žiedo formos. Lūžis turi nedidelę plastinę deformaciją ir akivaizdžias trapias charakteristikas, daugiausia dėl momentinio smūgio ir lenkimo apkrovų.

101010

3. Lūžis esant kombinuotam sukimo ir tempimo stresui

Esant kombinuotoms sukimo ir tempimo apkrovoms, lūžio paviršiuje matomos akivaizdžios sukimosi torsioninės tekstūros, taip pat pusmėnulio ar vėduoklės formos morfologijos. Aiškus lūžio iškraipymas ir poslinkis susidaro santykiniam medžiagų slydimui ir plyšimui išilgai šlyties plokštumos, veikiant sukimo šlyties jėgai.

111111