A resistência à fadiga deparafusos de alta resistênciasempre foi uma questão importante. Os dados mostram que a maior parte da falha de parafusos de alta resistência é causada por danos por fadiga e quase não há sinais de danos por fadiga de parafusos, portanto, é provável que ocorram acidentes graves quando ocorrem danos por fadiga.
Então, o tratamento térmico pode melhorar o desempenho dos materiais de fixação? Quanto pode aumentar sua resistência à fadiga? Tendo em vista os crescentes requisitos de uso de parafusos de alta resistência, é ainda mais importante melhorar a resistência à fadiga dos materiais dos parafusos por meio de tratamento térmico.
1. Rachaduras de fadiga de material de alta resistênciaparafusos:
O local onde as trincas de fadiga começam é chamado de fonte de fadiga. A fonte de fadiga é muito sensível à microestrutura dos parafusos e pode iniciar trincas de fadiga em uma escala muito pequena. Geralmente dentro de 3 a 5 tamanhos de grão, a qualidade da superfície do parafuso é a principal fonte de fadiga, e a maior parte da fadiga começa na superfície ou subsuperfície do parafuso. Um grande número de deslocamentos e alguns elementos de liga ou impurezas no cristal do material do parafuso e diferenças na resistência do limite de grão, esses fatores podem levar ao início de trincas por fadiga. Estudos têm mostrado que as trincas de fadiga são propensas a ocorrer em limites de grão, inclusões de superfície ou partículas de segunda fase e cavidades, todas relacionadas à microestrutura complexa e mutável dos materiais. Se a microestrutura puder ser melhorada após o tratamento térmico, a resistência à fadiga do material do parafuso pode ser melhorada até certo ponto.
2. Efeito do tratamento térmico na resistência à fadiga
Ao analisar a resistência à fadiga dos parafusos, descobriu-se que a melhoria da capacidade de carga estática dos parafusos pode ser alcançada aumentando a dureza, mas a melhoria da resistência à fadiga não pode ser alcançada aumentando a dureza. Como a tensão de entalhe do parafuso causará uma grande concentração de tensão, aumentar a dureza da amostra sem concentração de tensão pode melhorar sua resistência à fadiga. A dureza é um índice para medir a suavidade e a dureza dos materiais metálicos, e é a capacidade dos materiais de resistir à intrusão de objetos mais duros do que eles. O nível de dureza também reflete a resistência e a plasticidade dos materiais metálicos. A concentração de tensão na superfície do parafuso reduzirá sua resistência superficial. Quando submetido a cargas dinâmicas alternadas, o processo de microdeformação e recuperação continuará ocorrendo na parte de concentração de tensão do entalhe, e a tensão que recebe é muito maior do que a da parte sem concentração de tensão, por isso é fácil levar à formação de trincas de fadiga.
3. Efeito da descarbonetação na resistência à fadiga
A descarbonetação da superfície do parafuso reduzirá a dureza da superfície e a resistência ao desgaste do parafuso após a têmpera e reduzirá significativamente a resistência à fadiga do parafuso. No padrão GB/T3098.1, há um teste de descarbonetação para desempenho do parafuso e a profundidade máxima de descarbonetação é especificada. Um grande número de literaturas mostra que, devido ao tratamento térmico inadequado, a superfície do parafuso é descarbonetada e a qualidade da superfície é reduzida, reduzindo assim sua resistência à fadiga. Ao analisar a causa da falha por fratura de parafusos de alta resistência em aerogeradores 42CrMoA, verificou-se que havia uma camada de descarbonetação na junção da cabeça e da haste. Fe3C pode reagir com O2, H2O e H2 em alta temperatura, resultando na redução de Fe3C dentro do material do parafuso, aumentando assim a fase de ferrita do material do parafuso, reduzindo a resistência do material do parafuso e facilmente causando microfissuras. Controlar a temperatura de aquecimento no processo de tratamento térmico e usar uma atmosfera controlada para proteger o aquecimento pode resolver bem esse problema.
Os fixadores melhoram a microestrutura por meio de tratamento térmico e têmpera e possuem excelentes propriedades mecânicas abrangentes, que podem melhorar a resistência à fadiga dos materiais do parafuso, controlar razoavelmente o tamanho do grão para garantir energia de impacto em baixa temperatura e também obter alta tenacidade ao impacto. O tratamento térmico razoável refina os grãos e encurta a distância do limite do grão para evitar a ocorrência de trincas por fadiga. Se houver uma certa quantidade de bigodes ou segundas partículas dentro do material, essas fases adicionadas podem impedir o deslizamento residente até certo ponto. O deslizamento da correia impede o início e a propagação de microfissuras.
O tratamento térmico tem grande influência na resistência à fadiga dos materiais dos parafusos. Durante o processo de tratamento térmico, o processo de tratamento térmico deve ser determinado de acordo com o desempenho do parafuso. A geração de trincas iniciais de fadiga é causada pela concentração de tensão causada pelos defeitos na microestrutura do material do parafuso. O tratamento térmico é um método para otimizar a estrutura dos fixadores, o que pode melhorar o desempenho de fadiga dos materiais do parafuso até certo ponto e melhorar a vida útil dos produtos. A longo prazo, pode economizar recursos e estar em conformidade com a estratégia de desenvolvimento sustentável.
