Dans le passé, on croyait que la fatigue du métal, dans une certaine mesure, était due à des changements dans les propriétés métallurgiques des matériaux. D'une manière ou d'une autre, les métaux échouent prématurément sous une charge alternée.
Il s'agit d'un problème bien connu et de la cause de nombreuses pannes de produits, y compris certaines pannes impliquant la mort.
Or, d'après le résumé de l'industrie de la fixation ces dernières années, la fatigue est causée par une ou plusieurs fissures traversant un matériau.
La fatigue montre une fissuration progressive
Les fissures peuvent commencer à partir de certains défauts existants, tels que des inclusions dans le métal, ou à des points de contrainte élevés, tels que des encoches, et se développer lentement à chaque charge.
Cela peut nécessiter des millions de charges répétées (appelées cycles de contrainte) pour détecter réellement les fissures.
Avec l'augmentation de la longueur des fissures, le matériau restant supporte de plus en plus de contraintes, car la zone pour maintenir la charge est de plus en plus petite. Lorsque la fissure atteint réellement la longueur critique, elle traversera toujours le matériau, entraînant une rupture complète.
Il faut des années pour qu'une fissure de fatigue traverse le boulon
Le terme « défaillance par fatigue » est souvent utilisé pour décrire les dommages aux pièces dus à une charge soutenue. L'endommagement par fatigue est équivalent à la longueur de la fissure.
Dans certaines applications critiques, l'utilisation de ressuages ou même une inspection régulière des fissures des boulons par rayons X est nécessaire pour s'assurer qu'il n'y a pas de fissures détectables. (Des fissures peuvent exister à des échelles microscopiques, c'est-à-dire en dessous du seuil de détection de la technique de mesure.)
Le boulon est une pièce à plusieurs encoches typique, et ses performances en fatigue seront évidemment affectées par de nombreux facteurs tels que la structure du boulon, sa taille, son matériau et son processus de fabrication. Par rapport aux pièces entaillées du même matériau, leur résistance à la fatigue est généralement nettement inférieure.
En plus du filetage, les autres parties faibles qui affectent les performances de fatigue du boulon sont la transition entre le filetage et la tige, et le congé de transition entre la tête du boulon et la tige. En raison du changement soudain de section, il existe également une forte concentration de contraintes dans ces parties. Ici, nous énumérons 10 facteurs qui affectent les propriétés de fatigue des boulons. Veuillez consulter la figure ci-dessous pour trouver les emplacements des boulons correspondants.
Facteurs affectant la résistance à la fatigue des boulons
01. Qualité de surface du filetage
La rugosité de surface du filetage a une grande influence sur la durée de vie en fatigue du boulon. Par exemple, lorsque la rugosité de 40boulons en acier CrNiMo avec des filetages M6-1.0 diminue de 0.08~0 .16 à 0.63~1.35, la résistance à la fatigue diminue de 33 % ; Lorsque la rugosité de surface des boulons avec des filetages M12-1.5 diminue de 0.08~0.16 à 0.16~0.32, la résistance à la fatigue diminue de 21 %.
02. Impact du processus de filetage par roulage
Le fil de roulement produira une couche de renforcement de déformation et une contrainte de compression résiduelle élevée, qui joue un grand rôle dans la prévention de l'initiation et de la croissance précoce des fissures de fatigue ; En même temps, cela réduira également la rugosité de surface de la vallée de la dent, ce qui est propice à l'amélioration de la résistance à la fatigue du boulon. Cependant, si le fil est roulé puis traité thermiquement, les facteurs favorables ci-dessus disparaîtront. Par conséquent, afin d'améliorer les performances de fatigue des boulons, les filets doivent être roulés après traitement thermique. Cependant, il existe un autre problème à ce stade, à savoir que la dureté des boulons, en particulier des boulons à haute résistance, est généralement élevée après le traitement thermique, ce qui réduit la durée de vie de la filière de laminage de fil. De plus, si la qualité du fil d'enroulement n'est pas assez bonne, des micro-fissures ou un phénomène similaire de pelage par fatigue de contact se produisent à la surface ou à la racine du filetage, l'effet d'amélioration des performances de fatigue du boulon n'est pas évident, et même la fatigue les performances seront réduites.
03. Distance entre la face d'extrémité de l'écrou et le filetage
Le test montre que plus la face d'extrémité de l'écrou est proche de la position de départ du filetage, plus le boulon échouera tôt. En effet, la position où le boulon commence à se visser est généralement l'endroit le plus difficile pour le roulement, et il y a une plus grande concentration de contraintes. Le premier filetage de la paire de boulons a la contrainte la plus concentrée, et si le premier filetage est proche de la position de départ, la résistance à la fatigue diminuera. Par conséquent, une distance de plus de 2 filets entre le premier filet de la paire de boulons et l'endroit où le filet commence éliminera ce danger caché.
L'influence de la forme de la vallée du filetage et de la taille du rayon.
04. Forme et taille du fil fil
Lorsque le boulon est sollicité, une concentration de contrainte se produit au niveau de la vallée du filetage et sa valeur dépend dans une large mesure de la forme de la vallée. Modifiez la forme de la vallée de la dent. Par exemple, plus la vallée de la dent du filetage est lisse, plus la concentration de contrainte est faible et plus la résistance à la fatigue est élevée. En général, la résistance à la fatigue du fil de la noue à fond plat est la plus faible. Si une vallée de dent ronde est utilisée au lieu d'une vallée de dent à fond plat, la résistance à la fatigue des boulons peut être améliorée. La taille du boulon affecte également les caractéristiques de fatigue. Plus le diamètre est grand, plus la résistance à la fatigue est faible ; Ceci s'applique également aux filetages des boulons.
05. Fissures au bas de la tête de vis
Les fissures de fatigue commencent généralement au bas du filetage, mais aussi au bas de la tête. La fissure qui commence à germer au bas de la tête de vis est généralement causée par une mauvaise conception du diamètre de l'arc de transition de la tête de vis (concentration de contraintes causée par un diamètre d'arc de transition incorrect), ou le boulon est installé sur un support incliné . Un petit angle entre la tête du boulon et le support (également connu sous le nom de face d'extrémité de l'écrou), tel que 2 degrés, aura un impact négatif imprévisible sur la résistance à la fatigue. Ce phénomène se produisait souvent dans le passé lorsque l'objet à supporter était une construction soudée (la construction soudée aura généralement un relâchement des contraintes après le soudage et la forme de la structure changera).
06. Répartition des contraintes
La répartition des contraintes sur l'écrou est inégale et une grande quantité de charge est en fait supportée par les premières boucles. Par conséquent, un grand nombre de fatigue des paires de boulons se produit dans les deux premiers filets de l'écrou. Par conséquent, nous pouvons voir que l'amélioration qui rend la contrainte uniformément répartie dans les boulons augmentera la résistance à la fatigue.
07. Défauts métallurgiques de l'acier
Certains boulons ne seront pas coupés après frappe à froid ou étirage à froid, de sorte que les défauts de surface des matières premières resteront toujours à la surface des pièces finies.
La couche de décarburation sérieuse sur la surface du boulon est une zone faible. Pendant le processus de laminage après la frappe à froid, en raison de la grande déformation de la surface de l'acier, la majeure partie de la couche de décarburation sera comprimée dans la zone supérieure du filetage. La résistance et la dureté de cette couche décarburée sont très faibles, il est donc très facile de s'user et de se rompre (le fil est cisaillé), et il est très facile de devenir une source de fissures de fatigue, provoquant une rupture de fatigue précoce.
08. Améliorer la répartition des contraintes du filetage de la paire de boulons
Pour améliorer la répartition des contraintes entre les filetages de vis des paires de boulons, la durée de vie à la fatigue est augmentée ; L'enquête montre qu'il peut également être réalisé en modifiant la forme de l'écrou. Une rainure est faite sur la face d'extrémité où l'écrou entre en contact avec le support, ce qui peut augmenter la durée de vie de 25 % . Cette amélioration est particulièrement adaptée aux boulons de grandes dimensions. Bien sûr, il existe d'autres façons d'uniformiser la répartition des contraintes de la combinaison boulon-écrou. Par exemple, changez le matériau de l'écrou en un autre matériau pour rendre son module d'élasticité différent de celui du boulon ; Autre exemple : faire des filetages de boulons et d'écrous à différents pas ; Sinon, utilisez des fils pointus.
09. Serrez le boulon à la force de pré-serrage conçue
Dans de nombreux cas, le moyen le plus efficace d'améliorer la résistance à la fatigue de la paire de boulons consiste à serrer le boulon à la précharge de conception. Normalement, un boulon qui est serré en place ne supporte que 5 % (ou moins) de la charge dynamique. Par conséquent, un boulon fixé en place a une forte résistance à la charge de fatigue. En effet, la charge alternative sur le boulon est très faible, de sorte que la contrainte alternative générée dans le boulon est également très faible, généralement bien en deçà de la limite que le boulon peut supporter. Lorsqu'une rupture par fatigue se produit, neuf raisons sur dix sont que la précharge du boulon n'atteint pas la valeur de conception, ce qui expose le boulon à la contrainte de moment de flexion, entraînant une rupture précoce.
Pour Jinrui, que vous soyez demandeur/revendeur/fournisseur de fixations, vous pouvez visiter le site officiel de Jinrui pour plus d'informations :https://www.chinajinrui.net/
Une partie de l'affichage des produits de Jinrui
Jiangsu Jinrui Metal Products Co., Ltd. est la base de production des pièces standard de Shanghai Jinrui. L'usine couvre une superficie de plus de 20 000 mètres carrés, avec un capital social de 50 millions de yuans, un investissement total de plus de 100 millions de yuans et une production annuelle de plus de 20 000 tonnes. Ses produits sont exportés dans plus de 40 pays.
Depuis sa création en 2001, Jinrui Company s'est développée dans une nouvelle disposition avec Hai'an dans le Jiangsu comme base de production et Baoshan à Shanghai et Nanyang dans le Henan comme centres de vente après plus de 20 ans d'efforts inlassables.
À l'heure actuelle, les principaux produits de Jinrui comprennent les six catégories suivantes :
1. Les principaux produits de boulons comprennent les boulons à col ovale à tête ronde métriques et américains (également appelés boulons en queue de poisson), les boulons hexagonaux internes et externes, les boulons à bride hexagonale, les boulons de carrosserie, les boulons de moyeu de roue, etc.
2. Produits de goujon : filetage complet, goujons à double tête, etc.
3. Produits à base d'écrous : écrou hexagonal, écrou à embase, écrou lourd, écrou carré, écrou papillon, etc.
4. Produits à vis: vis autotaraudeuses, vis autotaraudeuses autoperceuses, vis à bois, diverses vis mécaniques, etc.
5. Produits de rondelle : rondelle plate, rondelle à ressort, rondelle carrée, rondelle de blocage, etc.
6. Produits non standard liés aux fixations
L'usine de tréfilage de la société Jinrui fournit également des services de traitement tels que l'étirage fin, l'étirage grossier et la sphéroïdisation des fils machine, et fournit les fils machine finis de diverses aciéries nationales célèbres.
Adhérant à la philosophie d'entreprise de "pionnier et innovant, poursuivant l'excellence", Jinrui a successivement introduit plusieurs types de machines de frappe et de formage, de machines à rouler les filets, de machines à écrous, de machines de frappe et de laminage à chaud, de tours, de grandes machines de frappe à chaud et de leurs tests de support équipements, tels que détecteurs de défauts de particules magnétiques, analyseurs métallographiques, machines d'essai au brouillard salin, spectromètres à lecture directe et machines de criblage optique, machines de traction, duromètres Vickers, duromètres Rockwell, etc., et a mis en place des départements de recherche et développement indépendants, Il peut produire toutes sortes de fixations de haute qualité telles que les normes internationales GB, DIN, ANSI, JIS et ISO. Les produits sont largement utilisés dans le pétrole, l'industrie chimique, la chaudière, la production d'énergie éolienne, le panneau de garde-corps d'autoroute, le rail de guidage d'ascenseur, la fabrication de machines, les chantiers de construction, les pièces automobiles, l'équipement médical et d'autres domaines.
Jinrui s'est développé vigoureusement depuis sa création. Il intègre les avantages de chaque entreprise, conçoit avec soin et sélectionne strictement les matériaux pour rendre les produits plus durables, et est très apprécié par la majorité des utilisateurs. Jinrui a remporté la certification internationale du système de qualité ISO9001 : 2000 en 2001, la licence de fabrication d'équipements spéciaux en 2010 et la certification du système de gestion de la qualité automobile TS16949 en 2012. garantissant que chaque vis peut être utilisée avec confiance, détermination et tranquillité d'esprit !
Que ce soit maintenant ou à l'avenir, Jinrui adhérera toujours au concept de service de base de "la qualité d'abord, la science et la technologie pour revitaliser les entreprises, les utilisateurs d'abord et un service attentionné", vous fournira sincèrement des services de haute qualité et des produits de haute qualité, et Jinrui deviendra également votre partenaire le plus fidèle à long terme.
