РАЗГОВОРИ НА ИНЖЕНЕР Еп.26: Накъсване на резба от неръждаема стомана: Защо крепежните елементи захващат и как да намалим риска

Когато съпротивлението нараства, полезният ход е да спрете

Неръждаема закопчалка, която се върти свободно през първата част от движението си и след това става все по-трудна за завъртане, ви казва нещо за ставата, а не за въртящия момент, който сте прилагали досега. Инстинктът на инструмента е да добавите сила и да поставите закопчалката на място. Това е моментът, в който малък допълнителен вход може да превърне маргинален възел в блокиран - или в крепеж, който се оказва невъзможен за отстраняване при следващото обслужване.

Неудобната част от дразненето на конеца е, че не се обявява в сертификат за проверка. Неръждаемите крепежни елементи, които преминават входящите проверки за форма на резба, материал и механични свойства, все още могат да не функционират заедно като двойка. Охлабването обикновено не е дефект, който стои на пейката и чака да бъде измерен; това е състояние, създадено по време на сглобяването, между две повърхности, всяка от които е приемлива сама по себе си.

Така че полезният отговор на нарастващото съпротивление е по-скоро решение, отколкото число: спрете, прочетете доказателствата и след това решете дали ставата трябва да бъде сглобена отново, преработена или преопределена. Преди да вземете това решение, помага да знаете кое от няколко доста различни условия разглеждате, тъй като не всички те изискват едно и също действие.

Четири условия, които се представят като „Няма да се обърне“

Накъсването често се използва като общоприет термин за всяка неръждаема резба, която спира да се върти. Най-малко четири условия присъстват по подобен начин в инструмента и сочат в различни посоки:

Тези категории се припокриват на практика. Отломките в нишките не изчезват, защото частите също са леко разместени и замърсяването често е предшественик на дразнене, а не отделно обяснение. Категорията е насока за изследване, а не диагноза и не ви казва дали ставата е безопасна за връщане в експлоатация.

Какво всъщност се случва: Адхезивно износване, което се ускорява от само себе си

Натъртването е форма на тежко адхезивно износване. Две метални повърхности в относително движение се докосват само в най-високите си точки - неравностите - и когато нишката се затегне, тези контактни точки се натоварват едновременно и се плъзгат. Филмът от хромен оксид, който поддържа неръждаемата стомана пасивна, е тънък и се оформя бързо във въздуха, но при плъзгане се отрязва в точките на контакт и излага гол метал отдолу. Когато контактното налягане и топлината на триене, която го придружава, са достатъчни, откритият метал може да се заварява в твърда фаза, без обемно топене.

Последствието не е леко повишаване на триенето. Заварените съединения често са по-здрави от основния метал от двете им страни, така че докато нишката продължава да се върти, повредата се случва вътре в по-слабия основен метал: материалът се изтръгва от едната повърхност и се прехвърля върху другата. Прехвърлените бучки са по-твърди от повърхността, от която идват. Те остъргват противоположния хълбок, разрушават неговия оксиден филм, повишават локалното налягане и създават свежи контактни точки, които могат да се заваряват на свой ред. Повредата се храни от себе си, поради което стърженето има тенденция да се появява като внезапна промяна в инструмента, а не като постепенно предупреждение.

Следват две практически последствия. Първо, когато затягането се контролира от въртящия момент, нарастващият коефициент на триене означава, че постигнатият въртящ момент вече не представлява предвиденото натоварване на скобата: съединението може да изглежда затегнато, докато предварителното му натоварване е под това, което се предполага от дизайна. Второ, в краен случай съпротивлението на по-нататъшно въртене може да надхвърли якостта на усукване на външната резба и закопчалката се проваля при усукване, вместо да достигне до мястото си. Отчитането на въртящия момент, което достига целта си, следователно не е само по себе си доказателство, че ставата е правилно предварително натоварена.

Защо аустенитните неръждаеми нишки са обичайната настройка

По-голямата част от дразнещите оплаквания включват и двамата членове на двойката, които са от неръждаема стомана от серия 300 и причината не е мистериозна. Аустенитните неръждаеми стомани са относително меки и пластични, техният пасивен филм е тънък и лесен за срязване по време на плъзгане и те разсейват топлината от триене по-малко лесно от въглеродната стомана, като същевременно генерират повече триене. На всичкото отгоре материалите от един и същи тип и същата твърдост обикновено са по-склонни към протриване, отколкото различни - и болт 316 в корпус с резба 316 е точно това сдвояване. Финишът или покритието върху един от елементите има тенденция да работи в другата посока.

Изборът на материал е легитимна част от отговора, но не е търсене. Обикновено се съобщава, че класовете с по-висока твърдост са по-устойчиви на стържене, а микроструктурите с повече от една фаза или с диспергирани карбиди, нитриди или сулфиди намаляват студеното заваряване между плъзгащи се повърхности - във всеки случай устойчивостта на корозия е в съответствие с работната среда, което за морската работа е ограничението, което обикновено решава въпроса. Класовете със свободна обработка илюстрират търговията: техните сулфидни включвания действат като твърда смазка при плъзгащ контакт и тяхната корозионна ефективност трябва да се оценява отделно.

Сдвояването на степени понякога се представя като лек за дразнене. Често цитираният пример - болт 304 срещу гайка 316 - не е надежден, тъй като разликата в твърдостта между двете не е непременно достатъчно голяма, за да промени резултата. Класът на собственост се цитира по същия начин и там докладите не са съгласни: някои изследвания показват, че крепежните елементи от по-висок клас 80 издържат на натъртване по-добре от крепежните елементи от клас 70, докато други доклади твърдят, че включената студена работа увеличава риска. С публикуваните доказателства, сочещи в две посоки, нито съчетаването на степени, нито класът на свойствата са основа за избор на закопчалка само въз основа на устойчивостта на износване. Когато въпросът е критичен за съединението, той принадлежи към спецификацията и може да бъде решен чрез изпробване на действителния монтаж.

Променливите, които можете да контролирате

Изборът на степен е един лост и обикновено най-малко подвижният, след като продуктът е в производство. Променливите по-долу се намират в ръцете на функциите за производство, закупуване и сглобяване и те са мястото, където може да се поеме по-голямата част от риска.

Качество на резбата и неравности

Обикновено се съобщава, че резбите, формовани на ролки, са по-малко податливи на натъртване от машинно обработените или нарязани резби, тъй като повърхността е по-гладка и потокът на зърното следва формата на резбата, вместо да бъде нарязан напречно – въпреки че поне един източник на неръждаема суровина оспорва ползата от студено формоване в материал от серия 300, така че това е по-скоро отчетена тенденция, отколкото установено правило, и не замества оценката на действителната повреда.

По-последователна в различните източници е ролята на щетите и геометрията. Нарязани, вдлъбнатини, шевове, припокриване на материала и неравности образуват високите точки, които започват цикъла, поради което резба с видима повреда или такава, която няма да премине своя габарит, е предупредителен знак: намесата добавя преобладаващ въртящ момент в предната част на кривата на затягане и повредената геометрия може да започне да се дърпа наблизо. Фините нишки се нарязват по-лесно при манипулиране и се нуждаят от повече въртене за същото натоварване на скобата, поради което обикновено се третират като по-податливи на нараняване от грубите нишки. Повърхностното покритие също има значение и в двата края: покритията, които са прекалено гладки и покритията, които са прекалено груби, се съобщават като по-малко благоприятни от контролираното покритие от среден клас.

Обработката и опаковането принадлежат към един и същ разговор. Тежките неръждаеми крепежни елементи, изпуснати или хвърлени заедно в контейнер, излизат с нарязани нишки, а прорязването е дразнещ стимул. Входящите проверки, които купувачът може да извърши, са прости: избършете конеца с кърпа и отбележете дали се закача, прегледайте хълбока при увеличение с ниска мощност, потвърдете чистотата и приложете габарита и критериите за приемане, посочени в спецификацията за покупка, а не импровизиран стандарт.

Подравняване и как се стартира закопчалката

Свързващите части трябва да бъдат подредени толкова добре, колкото позволява монтажът, преди окончателното затягане. Когато подравняването е лошо, страничният контакт е ограничен до две малки дъги от противоположните страни на резбата, така че същата работа по затягане е концентрирана в част от предвидената контактна площ и съответно местната температура и налягане се повишават. Ръчното стартиране на закопчалката, за да се уверите, че е захванал правоъгълно, преди да се използва какъвто и да е електроинструмент, предпазва това състояние от изграждане при първото завъртане. Дали резба може да се използва за издърпване на купчина части заедно и как трябва да се стартира закопчалката, са елементи от спецификацията на сглобяването; причината тези елементи да съществуват е току-що описаната геометрия на контакта.

Скорост на сглобяване и топлина на триене

По-голямата част от работата, вложена в резбова връзка, отива за преодоляване на триенето, а не за натоварване на скобата, а по страните тази енергия се отлага в малък обем метал. По-голямата част от закопчалката може да остане хладна, докато натоварената странична повърхност става много по-гореща от частта като цяло, а по-високата скорост на монтаж повишава както генерираната топлина, така и риска от прекомерно затягане. Това е в основата на стандартния съвет на сервиза за задвижване на крепежни елементи от неръждаема стомана по-бавно от крепежни елементи от въглеродна стомана със същия размер и да се следи въртящият момент, а не часовникът. Заключващите функции заслужават същото внимание: елементите с преобладаващ въртящ момент добавят аксиално натоварване, докато се захващат, което добавя опашка от допълнителна работа в предната част на кривата на затягане и променя състоянието на триене на съединението.

Одобрен контрол на смазване и триене

Контролът на триенето е дизайнерско решение, а не избор на консуматив. Добавянето на лубрикант или смяната на покритие или обшивка променя съотношението въртящ момент-напрежение на съединението и посоченият въртящ момент на затягане трябва да се преоценява всеки път, когато това се случи - стойността на въртящия момент на суха резба не се прехвърля към смазана резба и прилагането на фиксирано процентно намаление към първоначалната цифра не е заместител на повторното му определяне.

Коя смазка или покритие е приемливо зависи от работната среда, температурата, материалите в контакт, галваничните ефекти и одобрението на производителя на крепежните елементи. Струва си да се запишат две предупреждения за морска работа: съединенията, съдържащи графит, могат да стимулират галванична корозия на неръждаема стомана и също така имат ограничения при висока температура, така че тяхната употреба трябва да бъде оправдана, а не предполагаема; и грес, която изсъхва, напуква се или не успява да намокри повърхността, може да остави джоб, където се събира вода, което само по себе си е състояние на пукнатина. Нанесените от доставчика покрития — восък, PTFE или молибден-дисулфидни системи — се използват широко върху неръждаеми крепежни елементи и са по-лесни за контролиране в производството, отколкото смазка, нанесена на стенда. Няма нито един продукт против захващане, който да отговаря на всяка става, и тази статия умишлено не препоръчва такъв.

Въртящ момент, триене и предварително натоварване

Няма универсална таблица за момент на затягане за неръждаеми крепежни елементи и причината е по-скоро структурна, отколкото празнина в литературата. ISO 3506, стандартът за клас свойства на неръждаемите крепежни елементи, дава минимален момент на скъсване, а не момент на затягане; публикуваните референтни таблици за неръждаеми крепежни елементи са изчислени въз основа на заявени предположения за състоянието на повърхността и смазването и са описани от техните издатели като ръководство, а не като спецификация, с изпитания, посочени за критични приложения. Монтажният въртящ момент за дадено съединение следователно трябва да бъде установен спрямо крепежния елемент, геометрията на съединението и състоянието на триене, което действително е специфицирано за него — и да се провери отново, когато някое от тях се промени.

Кога да спрете и да проучите

1. Спрете, когато съпротивлението се повиши, преди частите да са лице в лице.Не добавяйте въртящ момент и не посягайте към ударен инструмент, за да прокарате закопчалката през препятствието. Повишаването на съпротивлението е информация за ставата, а не препятствие, което трябва да бъде победено.
2. Извадете закопчалката и погледнете двете нишки.Обърнете внимание на разкъсан, зацапан или прехвърлен метал, песъчинки или отломки, засъхнало съединение и продукти от корозия. Проверете дали закопчалката е започнала квадратно и дали частите са подравнени.
3. Сортирайте находката в категориите по-горе и имайте предвид припокриването.Конфискуван модул, който е бил в експлоатация, е различен случай от закопчалката, която е блокирала по време на първия монтаж, и нито един не ви казва сам по себе си кой член от двойката е отговорен.
4. Третирайте повредените части като повредени.Всяка закопчалка или тяло с назъбени резби трябва да се оценява спрямо указанията на производителя и от квалифициран персонал. Резба, която е била обработена, изпилена или преработена по друг начин на място, не трябва да се връща към критична носеща връзка.
5. Запишете какво е намерено, с условията.Състоянието на триене, използваните инструменти и скорост, състоянието на подравняване и номерата на частите са това, което позволява на следващия монтаж да избегне същия резултат. Дразнещо събитие без този запис има тенденция да се повтаря в следващата партида.

Какво да поставите в спецификацията за покупка и монтаж

Повечето от рисковете, описани по-горе, могат да бъдат преместени от отделението за сглобяване в документ. За неръждаем хардуер с резбови връзки, това са елементите, които си струва да се запишат:

• Форма на резбата, диаметър, стъпка и клас на толерантност, заявено за двамата членове на двойката, а не само за болта.
• Материален и имуществен клас на двата члена, включително съотношението на твърдостта между тях, когато е известно, че ставата е чувствителна към протриване.
• Качество на резбата и критерии за приемане— измервателния уред или метода на проверка, изискването за чистота и границите на неравностите и щетите, договорени преди пускането на поръчката.
• Изисквания за опаковане и обработкакоито защитават готовите нишки при транспортиране, съхранение и комплектоване.
• Желаното състояние на триене: сухо, покрито, парафинирано или покрито, коя смазка или покритие е одобрено и кой го прилага.
• Методът на затягане: скорост на задвижване, въртящ момент на захващане, последователност и брой етапи, както е определено от спецификацията на сглобяването, заедно с основата, на която е установена връзката въртящ момент-предварителен товар.
• Проследимост, така че конфискуван комплект да може да бъде проследен до партида и промяна на спецификацията.

Нищо от това не е спецификация за конкретен доставчик. Въпросът е, че качеството на нишката, чистотата и състоянието на триене могат да бъдат записани и проверени и че оставянето им подразбиращо се превръща обикновен въпрос за сглобяване в аргумент за гаранция.

Обсъждане на изискванията за закрепване с резба

Ако посочвате или набавяте морски хардуер от неръждаема стомана с резбови връзки, изпратете ни чертежа на компонента, комплекта, към който принадлежи, и условията на триене и въртящ момент, дефинирани от вашата спецификация. Можем да прегледаме изискванията за резба и материал спрямо приложението и да обсъдим какво трябва да се запише в поръчката за покупка, така че съединението да се държи по предназначение при монтажа и при следващото обслужване.