En el pasado, se creía que la fatiga del metal, hasta cierto punto, se debía a cambios en las propiedades metalúrgicas de los materiales. De alguna manera, los metales fallan prematuramente bajo cargas alternas.
Este es un problema bien conocido y la causa de muchas fallas de productos, incluidas algunas fallas que implican la pérdida de vidas.
Ahora, después del resumen de la industria de sujetadores en los últimos años, la fatiga es causada por una o más grietas que atraviesan un material.
La fatiga muestra agrietamiento progresivo
Las grietas pueden comenzar a partir de algunos defectos existentes, como inclusiones en el metal, o en puntos de alta tensión, como muescas, y crecen lentamente con cada carga.
Puede requerir millones de cargas repetidas (llamadas ciclos de estrés) para detectar grietas.
Con el aumento de la longitud de la fisura, el material restante soporta más y más tensión, porque el área para mantener la carga es cada vez más pequeña. Cuando la grieta realmente alcanza la longitud crítica, siempre atravesará el material, lo que provocará una falla completa.
Se necesitan años para que una grieta por fatiga atraviese el perno
El término "fallo por fatiga" se utiliza a menudo para describir el daño de una pieza debido a una carga sostenida. El daño por fatiga es equivalente a la longitud de la fisura.
En algunas aplicaciones críticas, se requiere el uso de colorantes penetrantes o incluso la inspección periódica de las grietas de los pernos mediante rayos X para asegurarse de que no haya grietas detectables. (Pueden existir grietas a escalas microscópicas, es decir, por debajo del umbral de detección de la técnica de medición).
El perno es una pieza típica con muescas múltiples, y su rendimiento ante la fatiga obviamente se verá afectado por muchos factores, como la estructura del perno, el tamaño, el material y el proceso de fabricación. En comparación con las piezas con muescas del mismo material, su resistencia a la fatiga suele ser significativamente menor.
Además de la rosca, las otras partes débiles que afectan el rendimiento de fatiga del perno son la transición entre la rosca y la varilla, y el filete de transición entre la cabeza del perno y la varilla. Debido al cambio repentino de la sección, también hay una alta concentración de esfuerzos en estas partes. Aquí, enumeramos 10 factores que afectan las propiedades de fatiga de los pernos. Mire la figura a continuación para encontrar las ubicaciones de los pernos correspondientes.
Factores que afectan la resistencia a la fatiga de los pernos
01. Calidad de la superficie del hilo
La rugosidad de la superficie de la rosca tiene una gran influencia en la vida de fatiga del perno. Por ejemplo, cuando la rugosidad de 40pernos de acero CrNiMo con roscas M6-1.0 disminuye de 0.08~0 .16 a 0.63~1.35, la resistencia a la fatiga disminuye en un 33 por ciento; Cuando la rugosidad de la superficie de los pernos con roscas M12-1.5 disminuye de 0.08~0.16 a 0.16~0.32, la resistencia a la fatiga disminuye en un 21 por ciento.
02. Impacto del proceso de laminado de roscas
El hilo rodante producirá una capa de refuerzo de la deformación y una alta tensión de compresión residual, lo que juega un papel importante en la prevención de la iniciación y el crecimiento temprano de las grietas por fatiga; Al mismo tiempo, también reducirá la rugosidad de la superficie del valle del diente, lo que conduce a mejorar la resistencia a la fatiga del perno. Sin embargo, si el hilo se enrolla y luego se trata térmicamente, los factores favorables anteriores desaparecerán. Por lo tanto, para mejorar el rendimiento de fatiga de los pernos, las roscas deben laminarse después del tratamiento térmico. Sin embargo, existe otro problema en este momento, es decir, la dureza de los pernos, especialmente los pernos de alta resistencia, suele ser alta después del tratamiento térmico, lo que reduce la vida útil de la matriz de laminación de alambre. Además, si la calidad del alambre enrollado no es lo suficientemente buena, se producen microgrietas o un fenómeno similar de descamación por fatiga por contacto en la superficie o la raíz de la rosca, el efecto de mejorar el rendimiento de fatiga del perno no es evidente, e incluso la fatiga se reducirá el rendimiento.
03. Distancia entre la cara del extremo de la tuerca y la rosca
La prueba muestra que cuanto más cerca esté la cara del extremo de la tuerca de la posición inicial de la rosca, antes fallará el perno. Esto se debe a que la posición donde el perno comienza a enroscarse suele ser el lugar más áspero para rodar y hay una mayor concentración de tensión. La primera rosca del par de tornillos tiene la tensión más concentrada, y si la primera rosca está cerca de la posición inicial, la resistencia a la fatiga disminuirá. Por lo tanto, una distancia de más de 2 hilos entre el primer hilo del par de tornillos y el lugar donde comienza el hilo eliminará este peligro oculto.
La influencia de la forma del valle de la rosca y el tamaño del radio.
04. Forma y tamaño del hilo de rosca
Cuando se tensiona el perno, la concentración de tensión se producirá en el valle de la rosca y su valor depende en gran medida de la forma del valle. Cambia la forma del valle del diente. Por ejemplo, cuanto más suave es el valle del diente de la rosca, menor es la concentración de tensión y mayor es la resistencia a la fatiga. En general, la resistencia a la fatiga de la rosca del valle de fondo plano es la más baja. Si se utiliza un valle de dientes redondos en lugar de un valle de dientes de fondo plano, se puede mejorar la resistencia a la fatiga de los pernos. El tamaño del perno también afecta las características de fatiga. Cuanto mayor es el diámetro, menor es la resistencia a la fatiga; Esto también se aplica a las roscas de los pernos.
05. Grietas en la parte inferior de la cabeza del tornillo
Las grietas por fatiga suelen comenzar en la parte inferior de la rosca, pero también en la parte inferior de la cabeza. La grieta que comienza a brotar en la parte inferior de la cabeza del tornillo generalmente es causada por un diseño incorrecto del diámetro del arco de transición de la cabeza del tornillo (concentración de tensión causada por un diámetro de arco de transición incorrecto), o el perno está instalado en un soporte inclinado . Un pequeño ángulo entre la cabeza del perno y el soporte (también conocido como la cara del extremo de la tuerca), como 2 grados, tendrá un impacto negativo impredecible en la resistencia a la fatiga. Este fenómeno a menudo ocurría en el pasado cuando el objeto a soportar es una pieza soldada (la pieza soldada por lo general tendrá un alivio de tensión después de la soldadura y la forma de la estructura cambiará).
06. Distribución de tensiones
La distribución de la tensión en la tuerca es desigual y las primeras hebillas soportan una gran cantidad de carga. Por lo tanto, se produce una gran cantidad de fatiga del par de pernos en las dos primeras roscas de la tuerca. Por lo tanto, podemos ver que la mejora que hace que la tensión se distribuya uniformemente en los tornillos aumentará la resistencia a la fatiga.
07. Defectos metalúrgicos del acero
Algunos pernos no se cortarán después del estampado en frío o el estirado en frío, por lo que los defectos superficiales de las materias primas siempre permanecerán en la superficie de las piezas terminadas.
La capa de descarburación seria en la superficie del perno es un área débil. Durante el proceso de laminado después de la estampación en frío, debido a la gran deformación de la superficie del acero, la mayor parte de la capa de descarburación se introducirá en la parte superior de la rosca. La resistencia y la dureza de esta capa descarburada son muy bajas, por lo que es muy fácil que se desgaste y se tropiece (el hilo se corta) falla, y es muy fácil que se convierta en una fuente de grietas por fatiga, lo que provoca una falla por fatiga temprana.
08. Mejorar la distribución de tensiones de la rosca del par de tornillos.
Para mejorar la distribución de la tensión entre las roscas de los tornillos de los pares de pernos, se aumenta la vida de fatiga; La investigación muestra que también se puede realizar cambiando la forma de la tuerca. Se hace una ranura en la cara del extremo donde la tuerca hace contacto con el soporte, lo que puede aumentar la vida de fatiga en un 25 por ciento. Esta mejora es especialmente adecuada para pernos de gran tamaño. Por supuesto, hay otras formas de hacer que la distribución de tensiones de la combinación perno-tuerca sea más uniforme. Por ejemplo, cambie el material de la tuerca a otro material para que su módulo elástico sea diferente al del perno; Otro ejemplo: hacer las roscas de pernos y tuercas en diferentes pasos; Alternativamente, use hilos puntiagudos.
09. Apriete el perno a la fuerza de preapriete diseñada
En muchos casos, la forma más eficaz de mejorar la vida útil a fatiga del par de pernos es apretarlos a la precarga de diseño. Normalmente, un perno que se aprieta en su lugar solo soporta el 5 por ciento (o menos) de la carga dinámica. Por lo tanto, un perno sujeto en su lugar tiene una gran resistencia a la carga de fatiga. Esto se debe a que la carga alterna en el perno es muy pequeña, por lo que la tensión alterna generada en el perno también es muy pequeña, generalmente muy por debajo del límite que puede soportar el perno. Cuando ocurre una falla por fatiga, nueve de cada diez razones son que la precarga del perno no alcanza el valor de diseño, lo que expone al perno a la tensión del momento de flexión, lo que lleva a una falla temprana.
Para Jinrui, ya sea un demandante/distribuidor/proveedor de sujetadores, puede visitar el sitio web oficial de Jinrui para obtener más información:https://www.chinajinrui.net/
Parte de la exhibición de productos de Jinrui
Jiangsu Jinrui Metal Products Co., Ltd. es la base de producción de las piezas estándar de Shanghai Jinrui. La fábrica cubre un área de más de 20000 metros cuadrados, con un capital registrado de 50 millones de yuanes, una inversión total de más de 100 millones de yuanes y una producción anual de más de 20000 toneladas. Sus productos se exportan a más de 40 países.
Desde su establecimiento en 2001, Jinrui Company se ha convertido en un nuevo diseño con Hai'an en Jiangsu como base de producción y Baoshan en Shanghái y Nanyang en Henan como centros de ventas después de más de 20 años de esfuerzos incansables.
En la actualidad, los principales productos de Jinrui incluyen las siguientes seis categorías:
1. Los principales productos de pernos incluyen pernos de cuello ovalado de cabeza redonda métrica y estadounidense (también llamados pernos de cola de pez), pernos hexagonales internos y externos, pernos de brida hexagonal, pernos de carro, pernos de cubo de rueda, etc.
2. Productos de espárragos: rosca completa, espárragos de doble cabeza, etc.
3. Productos de tuerca: tuerca hexagonal, tuerca con reborde, tuerca pesada, tuerca cuadrada, tuerca de mariposa, etc.
4. Productos de tornillos: tornillos autorroscantes, tornillos autorroscantes, tornillos para madera, varios tornillos para metales, etc.
5. Productos de arandela: arandela plana, arandela elástica, arandela cuadrada, arandela de seguridad, etc.
6. Productos no estándar relacionados con sujetadores
La planta de trefilado de Jinrui Company también brinda servicios de procesamiento como trefilado fino, trefilado en bruto y esferoidizado de alambrón, y suministra alambrón terminado de varias acerías famosas del país.
Al adherirse a la filosofía empresarial de "ser pionero e innovar, buscar la excelencia", Jinrui ha introducido sucesivamente múltiples tipos de máquinas de corte y conformado, máquinas de laminado de roscas, máquinas de tuercas, máquinas de corte y laminado en caliente, tornos, máquinas de corte en caliente grandes y sus pruebas de apoyo. equipo, como detectores de fallas de partículas magnéticas, analizadores metalográficos, máquinas de prueba de niebla salina, espectrómetros de lectura directa y máquinas de cribado óptico, máquinas de tracción, medidores de dureza Vickers, medidores de dureza Rockwell, etc., y ha establecido departamentos independientes de investigación y desarrollo. puede producir todo tipo de sujetadores de alta calidad como los estándares internacionales GB, DIN, ANSI, JIS e ISO. Los productos son ampliamente utilizados en petróleo, industria química, calderas, generación de energía eólica, tableros de barandas de carreteras, rieles guía de ascensores, fabricación de maquinaria, sitios de construcción, autopartes, equipos médicos y otros campos.
Jinrui se ha desarrollado vigorosamente desde su establecimiento. Integra las ventajas de cada empresa, diseña cuidadosamente y selecciona estrictamente los materiales para que los productos sean más duraderos, y es muy elogiado por la mayoría de los usuarios. Jinrui ganó la certificación del sistema de calidad internacional ISO9001: 2000 en 2001, la licencia de fabricación de equipos especiales en 2010 y la certificación del sistema de gestión de calidad del automóvil TS16949 en 2012. La Compañía de Seguros del Pueblo de China suscribe el "Seguro de responsabilidad global por productos defectuosos" para sus productos, asegurando que cada tornillo se pueda usar con confianza, determinación y tranquilidad.
Ya sea ahora o en el futuro, Jinrui siempre se adherirá al concepto de servicio central de "primero la calidad, la ciencia y la tecnología para revitalizar las empresas, los usuarios primero y el servicio considerado", sinceramente le brindará servicios y productos de alta calidad. y Jinrui también se convertirá en su socio más leal a largo plazo.
