Chế độ hỏng của chi tiết siết: kiểm soát mỏi, trôi (creep) và nứt ăn mòn ứng suất nào được bằng chứng ủng hộ

Bắt đầu từ cấp độ cứng, không phải cấp bền kéo

Độ bền và độ cứng chi phối độ nhạy trước mọi biến số khác. Thép càng cứng càng ít dẻo và giảm độ dai, nên ứng suất mà hydro hấp thụ gây nứt trễ sẽ thấp xuống ⁴. Vì vậy, dải độ cứng chỉ định — chứ không phải cấp bền kéo trên đầu bu lông — là thứ đầu tiên cần chốt trong đặc tả. Hai nhà phát hành đặt ngưỡng đáng kể tại khoảng 39 HRC (380 HV). Dưới ngưỡng này, chi tiết siết sản xuất tốt thường chịu được hydro mà không mất bền trễ, với giả định chế tạo có kiểm soát và chất lượng thép đầy đủ ⁴. Trên đó, độ nhạy tăng mạnh ⁴. ISO 898-1 tự thân có câu cảnh báo rằng bulông cấp 12.9 có nguy cơ nứt ăn mòn ứng suất ⁵. Hai cấp này nằm ở hai bên đường ranh. Cấp 12.9 được chỉ định ở 39–44 HRC (385–435 HV), mà một nhà cung cấp mô tả là vùng rủi ro cực đại gần như không chịu được chút hydro nguyên tử nào ¹⁰. Cấp 10.9 ở 32–39 HRC nằm dưới ngưỡng và được trích dẫn là an toàn thông thường, kể cả khi được mạ kẽm nhúng nóng (galvanized) ^{4, 2}. Hãy coi 39 HRC là ngưỡng được báo cáo, không phải giới hạn nghiệm thu. Giá trị tới hạn dịch tối đa ±1.0 HRC tùy thành phần hóa học, nhiệt độ ram và cấu trúc tế vi. Một số tiêu chuẩn đặt giới hạn thấp hơn 31–35 HRC để tránh nhũ hóa hydro bên trong ⁴. Nếu ứng dụng của bạn nằm sát đường ranh, hãy yêu cầu nhà cung cấp phân bố độ cứng đo được của lô, không phải giá trị danh nghĩa của cấp.

Chọn tuyến phủ phù hợp với rủi ro hydro của cấp

Lựa chọn lớp phủ là chỗ một quyết định cấp tốt bị phá bỏ. Mạ điện tích hydro trong quá trình, nên lớp mạ điện trên cấp nhạy thêm vào rủi ro mà kim loại nền vốn không có. Kẽm-niken là mạ điện và phải nung sau mạ để giảm rủi ro đó ¹⁷. Các hệ không điện phân tránh hẳn bể mạ: kẽm lá (zinc flake), sherardizing và mạ kẽm cơ học là các tuyến cần chỉ định cho cấp nhạy. Bản vẽ chỉ ghi "mạ kẽm" sẽ mặc định là mạ điện ⁹. Kẽm lá được phủ bằng nhúng-quay hoặc phun rồi chữa hóa chứ không mạ. Một nhà cung cấp định vị tuyến này để giảm rủi ro hydro và đạt mục tiêu chống ăn mòn cao trên chi tiết siết cường độ cao ²². Sự đánh đổi không miễn phí: kẽm-niken cho bề mặt mạ kim loại hơn với độ đồng nhất kích thước ren tốt và độ dẫn điện tốt, điều này quan trọng nơi lắp ren hoặc dẫn điện có dung sai chặt ²². Nếu vẫn chỉ định nó, hãy ghi việc nung sau mạ vào đơn hàng thay vì giả định. Không tuyến nào loại bỏ hẳn rủi ro hydro, nên phần chỉ định lớp phủ và chỉ định độ cứng phải đọc cùng nhau.

Đặt cửa sổ lực siết trước và phương pháp siết giữ được nó

Lực siết trước làm hỏng mối nối ở cả hai đầu. Thiếu thì mối nối lỏng dưới rung, bu lông gánh trọn tải chu kỳ và mỏi theo sau. Thừa thì bu lông chảy hoặc đứt, và ứng suất kéo kéo dài có thể tạo điều kiện cho nứt ăn mòn ứng suất ⁷. Siết quá đẩy bu lông tới sát hoặc vượt ứng suất ngưỡng nhũ hóa hydro ¹¹. Biện pháp được ủng hộ là phương pháp siết đưa lực siết trước vào trong cửa sổ và kiểm chứng được: mô-men hiệu chuẩn, mô-men-góc, hoặc kiểm soát giãn dài ^{23, 11}. Phương pháp kiểm soát giãn dài được khuyến nghị nơi độ tin cậy quan trọng nhất ¹⁴. Dù chọn cách nào, giả định ma sát đằng sau con số mô-men phải được nêu rõ. Chất bôi trơn trên ren thay đổi hệ số và đòi hỏi giảm mô-men ¹⁵. Đừng giả định bulông mạnh hơn mua thêm tuổi mỏi ở cùng mô-men: một nguồn nói rằng vật liệu mạnh hơn ở cùng lực siết trước không kéo dài tuổi mỏi mối nối và giòn hơn ⁷. Các nguồn ở đây không cho lực siết trước mục tiêu hay giá trị mô-men nào, nên con số phải đến từ tính toán mối nối của bạn và dữ liệu mô-men-lực của nhà cung cấp.

Đưa chân ren và bán kính gáy đầu bu lông thành hạng mục kiểm tra

Vết nứt bắt đầu nơi ứng suất tụ tập. Với vít và bulông, đó là chân ren ăn khớp đầu tiên hoặc bán kính gáy dưới đầu ¹. Bán kính sắc, gián đoạn bề mặt, hố rỗ và nếp gấp ren ở chân đóng vai trò tụ ứng suất cục bộ, có thể khởi phát vết nứt trong vật liệu vốn đã nhạy ¹. Nhờ đó, hình học trở thành hạng mục đặc tả chứ không phải mặc định bản vẽ. Bán kính gáy rộng rãi ở vùng chuyển đầu-thân, bán kính chân ren lớn và bề mặt nhẵn mịn đều giảm đỉnh ứng suất dẫn hydro di chuyển ⁹. Nơi công nghệ cho phép, việc lăn ren trước nhiệt luyện được trích dẫn là cách giảm ứng suất dư của ren thành phẩm; ngoại lệ được nêu là tuổi mỏi ⁹. Câu hỏi thực dụng cho RFQ của bạn là nhà cung cấp kiểm soát các đặc tính này hay chỉ vẽ chúng. Hãy yêu cầu bán kính trên bản vẽ sản xuất thực tế và trình tự công nghệ ren so với nhiệt luyện. Các nguồn không cho tiêu chí nghiệm thu cho nếp gấp hay khuyết tật bề mặt, nên hãy thống nhất cơ sở kiểm tra riêng.

Phục vụ nóng hoặc ăn mòn cần dữ liệu, không phải cấp cao hơn

Cấp bền cao không phải xếp hạng nhiệt độ. Trong phục vụ nhiệt độ hoặc áp suất cao, điểm khởi đầu là cấp bulông theo quy chuẩn; các kiểm tra quyết định lựa chọn là ứng suất cho phép, giữ bền, thư giãn hoặc trôi, ghép đai ốc và môi trường ⁸. Cấp 12.9 đặc biệt không phải xếp hạng nhiệt độ ⁸. Trôi và thư giãn ứng suất hiện ra dưới dạng mất lực siết trước theo thời gian. Điều kiện nhiệt cao và ăn mòn làm suy giảm lực siết trước, và phản ứng được khuyến nghị là bulông chịu nhiệt hoặc có lớp phủ cộng kiểm tra định kỳ ²³. Đây là câu hỏi tuổi thọ thiết kế, không phải câu hỏi cấp, và chính là nơi bằng chứng ở đây mỏng nhất. Nếu mối nối của bạn chạy nóng, hãy yêu cầu nhà cung cấp dữ liệu thư giãn hoặc trôi và ứng suất cho phép ở nhiệt độ phục vụ trên tuổi thọ thiết kế. Không nguồn nào trong tập này công bố tốc độ trôi, đường cong thư giãn hay ứng suất cho phép. Đặc tả phải dựa trên dữ liệu bạn thu được, chứ không phải trên cấp.

Chọn tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng và kế hoạch thử sau bể

Mạ kẽm nhúng nóng (galvanizing) thêm một chu kỳ nhiệt, và rủi ro nằm đúng ở chu kỳ đó. Nhiệt độ bể vượt nhiệt độ ram hoặc khử ứng suất của chi tiết thì ASTM F2329 yêu cầu bên mua sắp xếp thử cơ lý sau khi mạ ⁶. Trách nhiệm nằm về phía bạn của đơn hàng, nên đưa thử nghiệm vào PO thay vì giả định nhiệt độ bể tiêu chuẩn vô hại ⁶. Chi tiết trong dải 25–39 HRC thường không bị nhũ hóa bởi mạ kẽm nhúng nóng, và bulông cấp 10.9 và A354 BD được mạ kẽm nhúng nóng thường xuyên ². Đó là dải mà quyết định độ cứng lẽ ra đã đặt bạn vào. Giữa hai tiêu chuẩn, F2329 thêm thử bám dính bắt buộc, giới hạn dày tối thiểu cao hơn cho chi tiết nhỏ và bulông A394, và hồ sơ đầy đủ hơn — với mức chênh giá được báo cáo so với A153 ¹². A153 vẫn đủ cho phần cứng chung không trọng yếu ¹². Hãy nêu F2329 nơi mối nối trọng yếu hoặc cấp cường độ cao, và xác nhận trước khi phát hành đơn hàng rằng đơn vị mạ kẽm nhúng nóng chạy được các thử nghiệm yêu cầu ⁶.

Kiểm tra trước RFQ trước khi đóng băng đặc tả

Mỗi mục dưới đây bao một con số các nguồn trong tập này không cung cấp. Nhận được chúng bằng văn bản trước khi đặc tả đóng băng chính là cách giữ các biện pháp kiểm soát chế độ hỏng không nằm trên giả định.

• Yêu cầu phân bố độ cứng đo được của lô, không phải giá trị danh nghĩa của cấp — ngưỡng 39 HRC tản trị ±1.0 HRC ⁴.
• Xác nhận tuyến phủ không điện phân, hoặc nung sau mạ được ghi vào PO với lớp mạ điện ^{9, 17}.
• Đòi dữ liệu mô-men-lực đằng sau mọi con số mô-men, gồm hệ số ma sát giả định cho ren bôi trơn ¹⁵.
• Hỏi phương pháp siết sẽ dùng và lực siết trước được kiểm chứng thế nào — mô-men hiệu chuẩn, mô-men-góc hay giãn dài ²³.
• Với cụm cường độ cao trọng yếu an toàn, kế hoạch thời gian thư giãn 24–48 giờ trước kiểm tra mô-men cuối ¹¹.
• Yêu cầu bán kính và trình tự công nghệ ren trên bản vẽ sản xuất, không chỉ mẫu ⁹.
• Với phục vụ nóng, yêu cầu dữ liệu thư giãn hoặc trôi và ứng suất cho phép ở nhiệt độ phục vụ và tuổi thọ thiết kế ⁸.

Nơi các nguồn bất đồng về mạ kẽm nhúng nóng bulông cường độ cao

Thực hành mạ kẽm nhúng nóng bulông cường độ cao không được chuẩn hóa giống nhau ở mọi khu vực, và sự chia đôi hiện rõ trong chính các tiêu chuẩn. Các hàng dưới đây giữ cả hai lập trường để bạn quyết định tiêu chuẩn bulông của dự án theo bên nào.

Câu hỏi thường gặp

Trang liên quan

• Giòn hóa do hydro ở bu lông cường độ cao: cấp độ nào cần biện pháp kiểm soát, lớp phủ và chế độ ủ nào chấp nhận được, và cần yêu cầu gì trước yêu cầu báo giá
• Vật liệu bulông phục vụ liên tục trên 400°C: Những gì bộ bằng chứng đã khẳng định và những gì phải tra theo mã tiêu chuẩn
• Cấp bền bulông 8.8, 10.9 và 12.9 thực sự mã hóa điều gì — và khi nào độ bền cao ngừng là lựa chọn đúng
• Bulông tôi thấu so với bulông tôi bề mặt: Dải độ cứng, kiểm soát giòn do hydro và bằng chứng khi nghiệm thu
• Tiêu chuẩn thanh ren và bu lông bulong doble đầu: ánh xạ DIN 975/976 và ASTM A193/A320 sang cấp bền, lớp phủ và chứng nhận