L'utilisation deboulons à haute résistanceest très répandu, comme dans l'aérospatiale, les machines pétrolières, les grosses voitures/camions, etc. Lors de l'utilisation de boulons à haute résistance, le mode de défaillance courant est la fracture. La situation de rupture des boulons varie en fonction de l'utilisation. Certains boulons à haute résistance sont des fractures par fatigue, d'autres sont des fractures fragiles et d'autres sont des fractures par défaut. Sur la base de notre compréhension de l'utilisation des fixations et des boulons, Zhonghua Standard Parts Network partagera ci-dessous des diagrammes courants de morphologie de fracture et les raisons correspondantes pour les boulons à haute résistance.
Exemple 1 : Diagramme morphologique de la forme de rupture par fatigue d'un boulon à haute résistance
La figure 1 montre la rupture par fatigue des boulons à haute résistance
Parmi elles, la fracture A est une fracture ductile et la fracture B est une fracture de fatigue. Lorsque la rupture de fatigue et la rupture de ténacité coexistent, la rupture de fatigue est la première fracture, on peut donc en déduire que le boulon en acier b est la première fracture. L'ajustement lâche des filetages dans la section A~B du boulon B a entraîné une concentration des contraintes en position B. Au fil du temps, des microfissures se sont progressivement développées sous la contrainte alternée de la rotation du vilebrequin, conduisant finalement à une rupture de fatigue multi-sources. Après la rupture du boulon en acier B, le boulon en acier A n'a pas pu supporter la force générée par la rotation du vilebrequin, ce qui a entraîné une rupture par surcharge. En résumé, l'ajustement lâche des fils dans la section A~B du Bboulon en aciera provoqué une usure des filetages du boulon et du trou de vis dans cette zone. Le bloc d'équilibrage et le bras de manivelle se sont également desserrés, ce qui entraîne des micro-points de vibration sur la surface de connexion entre les deux. Dans le même temps, une concentration de contraintes se produit en position B, et sous la contrainte alternée de la rotation du vilebrequin pendant une longue période, des microfissures se forment progressivement, conduisant finalement à une rupture de fatigue multi-sources. Après la rupture du boulon en acier B, le boulon en acier A est insuffisant pour supporter la force générée par la rotation du vilebrequin, ce qui entraîne une rupture par surcharge, l'envol du bloc d'équilibrage et des dommages aux composants du moteur. La rupture des boulons en acier est liée à une force axiale de serrage insuffisante des boulons de fixation du bloc d'équilibrage lors de l'installation.
Exemple 2 : Diagramme morphologique d'une forme de rupture fragile d'un boulon à haute résistance
La figure 2 montre la rupture fragile du boulon
L'analyse macroscopique de la surface de rupture du boulon à haute résistance montre que le boulon de la figure 2 appartient à une surface de rupture fragile. Des tests plus approfondis des propriétés mécaniques révèlent que les indicateurs de dureté et de résistance du boulon à haute résistance sont relativement élevés, avec un rapport rendement/résistance élevé de 0,95 ; L'allongement, le retrait transversal et l'énergie d'impact diminuent tous régulièrement avec l'augmentation de la résistance et de la dureté. Donc,boulonssont soumis à une force de pré-serrage, à des contraintes alternées répétées et à des charges de vibrations à haute pression pendant le fonctionnement, et une rupture fragile se produit fréquemment lors de l'utilisation sur site. Les données de performances mécaniques testées montrent qu'il est nécessaire d'améliorer la ténacité des matériaux. Dans le cas de la fixation d'un matériau, réduire l'indice de résistance de manière appropriée pour améliorer la ténacité constitue une bonne rotation. La résistance sacrificielle peut être compensée en augmentant le diamètre du boulon.
Exemple 3 : Diagramme morphologique d'une forme de rupture défectueuse d'un boulon à haute résistance
La figure 3 montre la rupture par défaut de boulons à haute résistance
Figure 3 : Lorsqu'un boulon à haute résistance se brise, il commence à se fissurer au niveau du chanfrein de la rainure filetée avec un degré élevé de concentration de contraintes. Le site d'initiation de la fissure présente de nombreux bords de déchirure, principalement sous forme de clivage, et présente des caractéristiques de fracture intergranulaire. Le boulon est soumis à des contraintes
Apparition d'une fracture intergranulaire. Une fois que la fracture est initiée à partir de la source de la fissure, la fissure se propage rapidement et de manière instable jusqu'à ce qu'elle se fracture. La présence de gros grains et de défauts de ségrégation aux limites des grains à l'intérieur du matériau entraîne une diminution de la contrainte réelle admissible, ce qui est également une condition préalable à la propagation rapide et instable des fissures. La formation de microfissures est liée à un dégazage incomplet et à des scories lors de la fusion. Le couple d'assemblage des boulons fluctue considérablement et il existe un phénomène de surserrage ; Le rayon du coin arrondi au niveau du joint de la tête du boulon et de la tige fluctue considérablement et certains d'entre eux ne répondent pas aux exigences standard. Il existe un problème de contrôle inefficace de la précision dimensionnelle dans le processus de production de boulons.
Au cours du processus de production des boulons, des défauts tels que l'usure de la surface formant l'angle R et des fissures de fatigue thermique ont été découverts sur la surface de travail du boulon.boulon à haute résistance moule à jetée chaude. La surface de support du moule était très usée et corrodée, et des ajustements ont été effectués avec du ruban adhésif. De plus, la valeur R du joint de tige de tête de boulon n'était pas contrôlée sur le site de production. Ces défauts empêchent le moule d'assurer la stabilité dimensionnelle telle que la coaxialité et la perpendiculaire des boulons, ce qui peut affecter la qualité du produit et augmenter le risque de rupture des boulons.
