Mae yna wahanol resymau dros dorri asgwrn bollt yncaewyr. A siarad yn gyffredinol, mae difrod bollt yn cael ei achosi gan ffactor straen, blinder, cyrydiad, ac embrittlement hydrogen.
Toriad bollt
1. Ffactor straen
Mae unrhyw un neu gyfuniad o gneifio, tensiwn, plygu a chywasgu yn achosi mwy na straen confensiynol.
Mae'r rhan fwyaf o ddylunwyr yn gyntaf yn ystyried y cyfuniad o lwyth tynnol, grym rhaglwytho, a llwyth ymarferol ychwanegol. Mae grym cyn tynhau yn y bôn yn fewnol ac yn statig, sy'n cywasgu'r cydrannau ar y cyd. Grymoedd allanol, cylchol (cilyddol) sy'n cael eu cymhwyso i glymwyr yw llwythi ymarferol.
Mae'r llwyth tynnol yn ceisio gwrthsefyll y cydrannau ar y cyd rhag agor. Pan fydd y llwythi hyn yn fwy na therfyn cynnyrch y bollt, mae'r bollt yn newid o ddadffurfiad elastig i ddadffurfiad plastig, gan arwain at ddadffurfiad parhaol y bollt. Felly, ni ellir ei adfer i'w gyflwr gwreiddiol pan fydd y llwyth allanol yn cael ei dynnu. Am resymau tebyg, os yw'r llwyth allanol ar y bollt yn fwy na'i gryfder tynnol yn y pen draw, bydd y bollt yn torri.
Cyflawnir tynhau bolltau trwy droelli â grym rhaglwytho. Yn ystod y gosodiad, mae trorym gormodol yn arwain at ordynhau ac yn lleihau cryfder tynnol echelinol caewyr trwy eu gosod yn ormodol. Mewn geiriau eraill, mae gan bolltau sy'n destun dirdro parhaus werthoedd cynnyrch is o gymharu â bolltau sy'n destun tensiwn a thensiwn yn uniongyrchol. Yn y modd hwn, gall y bollt ildio cyn cyrraedd cryfder tynnol lleiaf y safon gyfatebol. Gall trorym mawr gynyddu grym cyn tynhau'r bollt a lleihau llacrwydd y cymal yn gyfatebol. Er mwyn cynyddu'r grym cloi, mae'r grym cyn tynhau yn gyffredinol wedi'i osod ar derfyn uchaf. Yn y modd hwn, oni bai bod y gwahaniaeth rhwng cryfder cynnyrch a chryfder tynnol eithaf yn fach, ni fydd bolltau yn gyffredinol yn ildio oherwydd dirdro.
Mae llwyth cneifio yn cymhwyso grym fertigol i echel hydredol ybollt. Rhennir straen cneifio yn straen cneifio sengl a straen cneifio dwbl. O ddata empirig, y straen cneifio sengl eithaf yw tua 65% o'r straen tynnol eithaf. Mae'n well gan lawer o ddylunwyr lwythi cneifio oherwydd eu bod yn defnyddio cryfder tynnol a chneifio bolltau. Maent yn gweithredu fel hoelbrennau yn bennaf, gan ffurfio cysylltiadau cymharol syml ar gyfer caewyr sy'n destun cneifio. Yr anfantais yw bod gan gysylltiadau cneifio ystod gyfyngedig o gymwysiadau ac ni ellir eu defnyddio'n aml, gan fod angen mwy o ddeunyddiau a gofod arnynt. Gwyddom fod cyfansoddiad a chywirdeb deunyddiau hefyd yn chwarae rhan bendant. Fodd bynnag, yn aml nid yw data materol sy'n trosi straen tynnol yn llwyth cneifio ar gael.
Mae grym cyn tynhau caewyr yn effeithio ar gyfanrwydd cysylltiadau cneifio. Po isaf yw'r grym rhaglwytho, yr hawsaf yw hi i'r haen ar y cyd lithro pan fydd mewn cysylltiad â'r bollt. Mae cynhwysedd llwyth cneifio yn cael ei gyfrifo trwy luosi nifer yr awyrennau traws (yr enw ar un awyren cneifio yw cneifio sengl, a dwy awyren cneifio yn cael eu galw'n gneifio dwbl), a ddylai fod yn drawstoriadau o folltau heb edau. Nid ydym yn argymell dylunio cneifio trwy edafedd, oherwydd gellir goresgyn cryfder cneifio caewyr trwy ganolbwyntio straen pan fydd y trawstoriad yn newid. Wrth bennu cryfder cneifio caewyr, mae rhai dylunwyr yn defnyddio'r ardal straen tynnol, tra bod yn well gan eraill adrannau diamedr bach. Os yw'r bollt yn y cysylltiad cneifio wedi'i droelli i'r gwerth penodedig (fel y dangosir yn Ffigur 2), ni all wyneb paru'r haen gyswllt ddechrau llithro nes ei fod yn fwy na'r gwrthiant ffrithiannol y tu allan. Gall cynyddu'r ffrithiant rhwng arwynebau paru wella cywirdeb cyffredinol y cysylltiad. Weithiau, oherwydd maint y rhannau a'r gofynion dylunio, efallai y bydd nifer y bolltau y mae'n rhaid eu defnyddio yn gyfyngedig.
Ffigur 2: Ni waeth a yw'r gydran gysylltiol yn doriad sengl neu wedi'i dorri'n ddwbl, ni ddylai'r arwyneb torri fynd trwy ran edafeddog y clymwr
Yn ogystal â llwythi tynnol a chneifio, mae straen plygu yn llwyth arall y mae bolltau yn ei brofi, a achosir gan rymoedd allanol nad ydynt yn berpendicwlar i echel hydredol y bollt ac sydd wedi'u lleoli ar yr arwynebau dwyn a pharu. Ar y cyfan, po symlaf yw'r cysylltiad clymwr, y mwyaf yw ei gyfanrwydd a'i ddibynadwyedd.
2. Blinder
Ar hyn o bryd nid oes deddfwriaeth benodol yn cyfarwyddo cyflenwyr i brynu cydrannau allweddol sy'n cydymffurfio â safonau diwydiannol yn y rheoliadau perthnasol ar gyfer caewyr diwydiannol, yn enwedig heb sôn am brif achos methiant clymwr - blinder. Amcangyfrifir bod difrod blinder yn cyfrif am 85% o gyfanswm nifer y methiannau clymwr.
Y blinder mewn bolltau yw gweithred barhaus llwythi tynnol cylchol, sy'n arwain atbolltaubod yn destun grymoedd rhaglwytho cymharol fach a llwythi gwaith bob yn ail. O dan amodau llwyth deuol o'r fath am amser hir, bydd bolltau yn methu pan fydd eu cryfder tynnol sydd â sgôr yn llai na. Mae'r bywyd blinder yn cael ei bennu gan nifer ac osgled y cylchoedd straen llwytho. Efallai y bydd rhai cysylltwyr cywasgedig, megis gweisg, offer stampio, a pheiriannau mowldio, hefyd yn profi toriad blinder. Cynhyrchir straen cyfansawdd lluosog rhwng y pŵer a'r rhaglwyth yn ystod y llawdriniaeth. Mewn symudiadau ymestyn dro ar ôl tro, mae nifer ac osgled y newidiadau straen yn cael eu heffeithio gan faint o flinder a difrod.
Mae caewyr diwydiannol nodweddiadol, fel sgriwiau hecs, yn ymestyn yn gyson ac yn dychwelyd i'w siâp gwreiddiol o fewn ystod benodol o hydwythedd. Os byddant yn destun straen y tu hwnt i'r arferol a thu hwnt i'r ystod elastig, byddant yn cael eu dadffurfio'n barhaol nes iddynt dorri yn y pen draw. Gelwir ymddygiad ymestyn a dychwelyd i gyflwr estynedig yn gylchred. Gall sgriw soced hecsagonol wrthsefyll tua 240-10 o gylchredau gradd y dydd (uchafswm) fel y dangosir yn Ffigur 3.
Ffigur 3 Gwell diagram Goodman
Mae'r groeslin doredig yn nodi gwerth cyfartalog llwyth sgriwiau bob yn ail gyda thebygolrwydd o 90% ar gyfer 10 miliwn o gylchoedd. Mae'r llinell groeslin wirioneddol yn dangos, pan fydd grym cyn tynhau'r sgriw yn cyrraedd 100ksi, y gwyriad mwyaf rhwng y llwyth deinamig a'r straen cyfartalog yw 12ksi.
Bydd caewyr yn cracio yn y pen draw oherwydd cylchoedd straen dro ar ôl tro o'r brig i'r brig. Mae toriad fel arfer yn digwydd ar bwynt mwyaf agored i niwed y clymwr, y mae peirianwyr yn cyfeirio ato fel yr "ardal o grynodiad straen mwyaf". Unwaith y bydd microcracks yn digwydd yn y pwynt crynhoi straen ac yn parhau i fod yn destun straen, bydd y craciau'n lluosogi'n gyflym, gan achosi difrod blinder i'r clymwr. Mae mentrau gweithgynhyrchu caewyr ar gyfer defnydd diwydiannol yn gyson yn archwilio prosesau mowldio newydd ac yn dylunio a datblygu dulliau gweithgynhyrchu newydd a all oresgyn y gwendidau angheuol a grybwyllwyd uchod.
Mae'r lleoliadau mwyaf cyffredin o fethiant blinder yn cynnwys y cyd (hy yr edau wedi'i lwytho gyntaf), ffiled gwraidd, edau, a therfyniad edau. Oherwydd gwella cryfder blinder trwy ddatblygu deunyddiau a dulliau cynhyrchu gwell yn y diwydiant gweithgynhyrchu, mae edafedd wedi dod yn bwynt gwannaf caewyr ac ar hyn o bryd mae'r gyfran uchaf o ddifrod yn achosi methiant blinder.
Mae'r gydberthynas rhwng y newidynnau straen mewn dyluniad a nodweddion perfformiad caewyr yn ei gwneud yn dasg anodd gosod safonau cryfder blinder. Ar hyn o bryd, mae'n broses gymhleth i bennu nifer y "cylchoedd i dorri asgwrn" a mesur cryfder cymharol cyfres o glymwyr.
3. Cyrydiad
Rheswm arall dros dorri asgwrn bollt yw cyrydiad. Mae llawer o ffurfiau ar gyrydiad, gan gynnwys cyrydiad cyffredin, cyrydiad cemegol, cyrydiad electrolytig, a chorydiad straen. Mae cyrydiad electrolytig yn cyfeirio at amlygiad caewyr i wahanol gyfryngau llaith fel dŵr glaw neu niwl asid, sef electrolytau a all achosi cyrydiad cemegol y caewyr; Yn ail, oherwydd gwahanol ddeunyddiau caewyr, mae eu potensial electrolytig yn wahanol, a gall y gwahaniaeth potensial gynhyrchu "microbatrïau" yn hawdd. Dylai dylunwyr ddewis deunyddiau â photensial electrolytig tebyg gymaint â phosibl yn seiliedig ar gydnawsedd metelau, tra'n dileu'r amodau ar gyfer cynhyrchu electrolyte i atal cracio a achosir gan cyrydu electrolytig.
Mae cyrydiad straen yn gymharol gyfyngedig. Mae cyrydiad straen yn bodoli o dan lwythi tynnol uchel ac mae'n effeithio'n bennaf ar glymwyr a wneir o ddur aloi cryfder uchel. Mae caewyr wedi'u gwneud o ddur aloi (yn enwedig dur â chyfansoddiad aloi uchel) yn dueddol o gracio o dan straen. Ar y dechrau, mae craciau a phyllau fel arfer yn cael eu ffurfio ar yr wyneb, ac yna mae cyrydiad pellach yn digwydd, sy'n hyrwyddo lluosogi crac. Mae cyfradd lluosogi crac yn cael ei bennu gan y straen ar y bollt a chaledwch torri asgwrn y deunydd. Pan fydd y deunydd sy'n weddill yn gweithredu i'r pwynt lle na all wrthsefyll y straen cymhwysol, mae toriad yn digwydd.
4. Embrittlement hydrogen
Mae caewyr dur cryfder uchel (yn gyffredinol gyda chaledwch Rockwell o C36 neu uwch) yn fwy tueddol o gael brithiad hydrogen. Embrittlement hydrogen yw prif achos toriad clymwr. Mae brithiad hydrogen yn ffenomen lle mae atomau hydrogen yn mynd i mewn ac yn ymledu trwy'r matrics deunydd cyfan. Pan fydd atomau hydrogen yn mynd i mewn i'r matrics deunydd, mae'r matrics yn cael ei ystumio dellt, gan amharu ar y cyflwr ecwilibriwm gwreiddiol a'i gwneud hi'n hawdd cracio o dan rymoedd allanol. Pan fydd llwyth allanol yn cael ei gymhwyso i'rsgriw,mae atomau hydrogen yn ymfudo i'r parth straen dwys iawn, gan achosi straen sylweddol rhwng ymylon ffiniau'r grisial, sy'n arwain at dorri asgwrn rhwng gronynnau grisial y clymwr.
Pan fydd caewyr yn cynnwys hydrogen critigol cyn eu gosod, maent fel arfer yn torri o fewn 24 awr. Os yw hydrogen yn mynd i mewn i'r clymwr, mae'n amhosibl rhagweld pryd y bydd yn torri. Felly, wrth ddefnyddio caewyr perthnasol, dylai dylunwyr nodi'r dewis o gyflenwyr sydd â phrosesau arbenigol ac ychydig iawn o embrittled hydrogen posibl.
5. Ffactorau eraill
Nid yw toriad cysylltiad bob amser yn uniongyrchol gysylltiedig â thoriad clymwr trychinebus. Gall llawer o ffactorau sy'n ymwneud â chaewyr, megis colli rhaglwyth neu flinder cysylltiadau clymwr, achosi traul; Gall gwrthbwyso canol caewyr gynhyrchu sŵn a gollyngiadau wrth eu defnyddio, sy'n gofyn am waith cynnal a chadw heb ei gynllunio i atal torri. Er enghraifft, gall dirgryniad leihau ymwrthedd ffrithiannol edafedd, a gall cysylltiadau clymwr ymlacio oherwydd cymhwyso llwythi gwaith ar ôl eu gosod. Gall y ffactorau hyn, ynghyd â chwymp tymheredd uchel y bolltau, arwain at golli grym rhaglwytho. Weithiau gellir priodoli toriad y cysylltiad i'r twll sy'n mynd trwodd fod yn rhy fawr neu'n rhy fach, bod yr ardal dwyn yn rhy fach, bod y deunydd yn rhy feddal, neu fod y llwyth yn rhy uchel. Ni fydd unrhyw un o'r sefyllfaoedd hyn yn achosi toriad bollt uniongyrchol, ond bydd yn arwain at golli cywirdeb cysylltiad neu dorri asgwrn bollt yn y pen draw.
