แผนภาพสัณฐานวิทยาและปัจจัยของรูปแบบการแตกหักที่แตกต่างกันของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

การใช้สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงแพร่หลายมาก เช่น ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องจักรปิโตรเลียม รถยนต์/รถบรรทุกขนาดใหญ่ เป็นต้น ในระหว่างการใช้สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง โหมดความล้มเหลวทั่วไปคือการแตกหัก สถานการณ์การแตกหักของสลักเกลียวจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงบางชนิดแตกหักจากความล้า บางชนิดแตกหักแบบเปราะ และบางชนิดแตกหักจากข้อบกพร่อง จากความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการใช้ตัวยึดและสลักเกลียว Zhonghua Standard Parts Network จะแบ่งปันแผนภาพสัณฐานวิทยาการแตกหักทั่วไปด้านล่างและเหตุผลที่เกี่ยวข้องสำหรับสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง
ตัวอย่างที่ 1: แผนภาพสัณฐานวิทยาของรูปแบบการแตกจากความล้าของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

รูปที่ 1 แสดงการแตกจากความล้าของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

ในจำนวนนี้ รอยแตก A เป็นรอยแตกแบบเหนียว และรอยแตก B เป็นรอยแตกจากความล้า เมื่อรอยแตกจากความล้าและรอยแตกจากความเหนียวเกิดขึ้นพร้อมกัน รอยแตกจากความล้าจะเป็นรอยแตกแรก ดังนั้นจึงอนุมานได้ว่าสลักเกลียวเหล็ก b เป็นรอยแตกแรก การที่เกลียวไม่พอดีในส่วน A~B ของสลักเกลียว B ส่งผลให้เกิดการรวมตัวของความเค้นที่ตำแหน่ง B เมื่อเวลาผ่านไป รอยแตกขนาดเล็กจะค่อยๆ พัฒนาขึ้นภายใต้ความเค้นสลับกันของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งสุดท้ายนำไปสู่การแตกจากความล้าจากหลายแหล่ง หลังจากสลักเกลียวเหล็ก B หัก สลักเกลียวเหล็ก A ไม่สามารถรับแรงที่เกิดจากการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงได้ ส่งผลให้เกิดรอยแตกจากการรับน้ำหนักเกิน สรุปแล้ว การที่เกลียวไม่พอดีในส่วน A~B ของสลักเกลียว Bน็อตเหล็กทำให้เกลียวของสลักเกลียวและรูสกรูในบริเวณนี้สึกหรอ นอกจากนี้ บล็อกสมดุลและแขนข้อเหวี่ยงยังหลวมอีกด้วย ส่งผลให้เกิดจุดสั่นสะเทือนขนาดเล็กบนพื้นผิวการเชื่อมต่อระหว่างทั้งสอง ในเวลาเดียวกัน ความเครียดจะกระจุกตัวกันที่ตำแหน่ง B และภายใต้ความเครียดสลับกันของการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเป็นเวลานาน รอยแตกขนาดเล็กจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วนำไปสู่การแตกจากความล้าจากหลายแหล่ง หลังจากสลักเกลียวเหล็ก B หัก สลักเกลียวเหล็ก A ก็ไม่สามารถทนต่อแรงที่เกิดจากการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงได้ ส่งผลให้เกิดการแตกจากภาระเกิน บล็อกสมดุลกระเด็นออก และชิ้นส่วนเครื่องยนต์ได้รับความเสียหาย การแตกของสลักเกลียวเหล็กเกี่ยวข้องกับแรงแกนที่ไม่เพียงพอของสลักเกลียวยึดบล็อกสมดุลระหว่างการติดตั้ง
ตัวอย่างที่ 2: แผนภาพสัณฐานวิทยาของรูปแบบการแตกเปราะของสลักเกลียวแรงสูง

รูปที่ 2 แสดงให้เห็นการแตกเปราะของสลักเกลียว

การวิเคราะห์เชิงมหภาคของพื้นผิวรอยแตกของสลักเกลียวแรงสูงแสดงให้เห็นว่าสลักเกลียวในรูปที่ 2 มีพื้นผิวรอยแตกที่เปราะบาง การทดสอบคุณสมบัติเชิงกลเพิ่มเติมเผยให้เห็นว่าตัวบ่งชี้ความแข็งและความแข็งแรงของสลักเกลียวแรงสูงนั้นค่อนข้างสูง โดยมีอัตราส่วนผลตอบแทนต่อความแข็งแรงที่สูงที่ 0.95 การยืดตัว การหดตัวตามหน้าตัด และพลังงานการกระแทกทั้งหมดลดลงอย่างสม่ำเสมอเมื่อความแข็งแรงและความแข็งเพิ่มขึ้น ดังนั้นน็อตจะต้องรับแรงขันล่วงหน้า แรงสลับซ้ำๆ และแรงสั่นสะเทือนแรงดันสูงระหว่างการทำงาน และมักจะเกิดการแตกแบบเปราะในระหว่างการใช้งานในสถานที่ ข้อมูลประสิทธิภาพเชิงกลที่ผ่านการทดสอบแสดงให้เห็นว่าจำเป็นต้องปรับปรุงความเหนียวของวัสดุ ในกรณีของการตรึงวัสดุ การลดดัชนีความแข็งแรงให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงความเหนียวคือการหมุนที่ดี ความแข็งแรงที่เสียสละสามารถชดเชยได้โดยการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียว
ตัวอย่างที่ 3: แผนภาพสัณฐานวิทยาของรูปร่างการแตกของข้อบกพร่องของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

รูปที่ 3 แสดงการแตกของข้อบกพร่องของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

รูปที่ 3: เมื่อสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงเกิดการแตกร้าว สลักเกลียวจะเริ่มแตกร้าวที่มุมเฉียงของร่องเกลียวโดยมีความเค้นในระดับสูง จุดเริ่มต้นการแตกร้าวมีขอบฉีกขาดจำนวนมาก โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของการแยกตัว และแสดงลักษณะการแตกร้าวตามเกรน สลักเกลียวจะอยู่ภายใต้ความเค้น
การเกิดรอยแตกระหว่างเม็ดเกรน หลังจากรอยแตกเริ่มต้นจากแหล่งรอยแตกร้าว รอยแตกร้าวจะแพร่กระจายอย่างรวดเร็วและไม่เสถียรจนกระทั่งเกิดรอยแตกร้าว การมีเมล็ดหยาบและข้อบกพร่องในการแยกขอบเมล็ดเกรนภายในวัสดุทำให้ความเค้นที่อนุญาตจริงลดลง ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวที่ไม่เสถียรอย่างรวดเร็ว การเกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็กเกี่ยวข้องกับการระบายก๊าซที่ไม่สมบูรณ์และการหลอมโลหะในระหว่างการหลอม แรงบิดในการประกอบของสลักเกลียวผันผวนอย่างมาก และมีปรากฏการณ์ของการขันแน่นเกินไป รัศมีของมุมโค้งมนที่ข้อต่อของหัวสลักเกลียวและแท่งผันผวนอย่างมาก และบางส่วนไม่เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน มีปัญหาด้านการควบคุมความแม่นยำของมิติที่ไม่มีประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตสลักเกลียว
ในระหว่างกระบวนการผลิตสลักเกลียว พบข้อบกพร่อง เช่น การสึกหรอบนพื้นผิวการขึ้นรูปมุม R และรอยแตกร้าวจากความล้าเนื่องจากความร้อนบนพื้นผิวการทำงานของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงแม่พิมพ์แท่นร้อน พื้นผิวรองรับแม่พิมพ์สึกกร่อนและสึกกร่อนอย่างรุนแรง จึงต้องปรับด้วยเทปกาว นอกจากนี้ ค่า R ของข้อต่อหัวโบลต์ยังไม่ได้รับการควบคุมในสถานที่ผลิต ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้แม่พิมพ์ไม่สามารถรับประกันความเสถียรของมิติ เช่น ความเป็นแกนร่วมของโบลต์และการตั้งฉาก ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และเพิ่มความเสี่ยงของการแตกของโบลต์