Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.2. Виды разрушения соединений

На основании опыта эксплуатации машин, а также результатов многочисленных испытаний резьбовых соединений на растя жение до разрушения установлено, что наиболее распространено разрушение двух видов: обрыв стержня болта (шпильки) и разрушение резьбы.

При визуальном осмотре болта, разрушенного растягивающей силой, наблюдаются типичные признаки его пластической деформации в зоне обрыва: остаточное удлинение, отчетливо обнаруживаемое по увеличению шага резьбы, и сужению поперечного сечения. Обрыв стержня болта всегда происходит в наименьшем поперечном сечении — по резьбовой части, по проточке и т. п.

Исключение составляют болты из аустенитных сталей, полученные холодной высадкой. Их резьбу изготовляют путем холодного накатывания, обеспечивающего значительное деформационное упрочнение резьбы. Вследствие этого обрыв происходит в не резьбовой части стержня болта, где поперечное сечение больше, а прочность значительно ниже, чем в резьбовой части.

Объемное напряженное состояние в зонах впадин резьбы часто приводит к тому, что стержень болта в месте обрыва не приобретает форму воронки, которую можно наблюдать при разрушении гладкого образца из вязкого материала, а представляет собой покрытый трещинами скол половины сечения, распространяющийся под углом 45° и занимающий по глубине 2 ... 3 витка резьбы. В остальной части сечения наблюдается пластический излом, вызываемый развитыми радиальными и осевыми деформациями.

Хрупкий излом характерен для недостаточно пластичных материалов, в которых затруднена деформация, выравнивающая напряжения между более и менее нагруженными зонами. Излом болтов из малопластичных материалов не сопровождается пластической деформацией. Поверхность такого излома отличается чешуйчатостью, а в примыкающих слоях материала часто обнаруживаются трещины.

Хрупкий излом возникает в болтах из стали закаленной, но не прошедшей отпуск. Наиболее частыми причинами хрупкого излома болтов на практике являются недостаточный отпуск после закалки, перегрев, а также хрупкость некоторых хромоникелевых сталей» вызванная их подкаливанием на воздухе после отпуска. Этому способствует также наличие фосфора в стали. Недостаточный отпуск (при котором температура нагрева стали была

недостаточяо высокой) либо малая продолжительность отпуска приводят к сохранению высокой прочности, но не придают стали пластичности. В случае перегрева при закалке или очень длительной выдержки при температуре закалки закаленная сталь приобретает игольчатую структуру хрупкого мартенсита,

Хрупкий излом характерен для болтов из сталей, насыщенных атомарным водородом при электрохимической обработке (цинковании, кадмировании поверхностей в щелочно-цианистых ваннах), а также при травлении в соляной или серной кислотах, применяемом для подготовки поверхностей болтов перед их фосфатированием.

Скорость насыщения водородом тем выше, чем больше прочность стали. При соединении атомов в молекулы водорода по границам зерен в стали возникает давление, приводящее при наличии внутренних напряжений (например, от затяжки) к появлению трещин,

Отметим, что обычные методы испытаний соединений для обнаружения водородной хрупкости непригодны. Испытания проводят путем создания в болтах напряжений, близких к пределу текучести, в течение не менее 48 ч. В случае поломок поверхность излома исследуют под электронно-растровым микроскопом.

Болты из высокопрочных сталей при напряжениях затяжки, близких к пределу текучести, и наличии небольшого количества агрессивной среды (например, серной кислоты, выделившейся из смазочного материала) склонны к появлению межзеренных трещин — коррозионному растрескиванию и последующему хрупкому разрушению. Примеси углерода, фосфора и азота, расположенные по границам зерен, ускоряют трещинообразование.

Разрушение переэатянутого болта несколько иное. Обрыв болта всегда происходит по плоскости, совпадающей с витком резьбы, при этом воронки или скола под углом не возникает, поверхность излома гладкая со следами спиралеобразной структуры,

При недостаточной длине свинчивания, а также существенном различии механических свойств материала болта (шпильки) и гайки корпуса происходит разрушение резьбы, обычно называемое срезом. В зависимости от соотношения механических характеристик материалов могут быть срезаны витки болта или гайки. Возможно и одновременное разрушение витков болта и гайки. Витки резьбы срезаются на некотором диаметре, большем внутреннего и зависящем от толщины стенок гайки, свойств материалов болта и гайки, а также начального перекрытия витков.

При минимальном перекрытии витков, определяемом равенством

и близких механических характеристиках материалов болта и

гайки возможен пластический изгиб витков — смятие резьбы. Прочность резьбового соединения в этом случае значительно меньше, чем при срезе витков,

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление