Noguruma stiprumsaugstas stiprības skrūvesvienmēr ir bijis svarīgs jautājums. Dati liecina, ka lielāko daļu augstas stiprības skrūvju atteices izraisa noguruma bojājumi, un gandrīz nav bultskrūvju noguruma bojājumu pazīmju, tāpēc, noguruma bojājumu gadījumā, visticamāk, notiks lielas avārijas.
Tātad, vai termiskā apstrāde var uzlabot stiprinājumu materiālu veiktspēju? Cik daudz tas var palielināt tā noguruma spēku? Ņemot vērā pieaugošās prasības augstas stiprības skrūvēm, ir vēl svarīgāk uzlabot skrūvju materiālu noguruma izturību, izmantojot termisko apstrādi.
1. Augstas stiprības materiāla noguruma plaisasskrūves:
Vietu, kur vispirms sākas noguruma plaisas, sauc par noguruma avotu. Noguruma avots ir ļoti jutīgs pret skrūvju mikrostruktūru un var izraisīt noguruma plaisas ļoti mazā mērogā. Parasti no 3 līdz 5 graudu izmēriem skrūves virsmas kvalitāte ir galvenais noguruma avots, un lielākā daļa noguruma sākas no skrūves virsmas vai apakšvirsmas. Liels skaits dislokāciju un daži sakausējuma elementi vai piemaisījumi skrūvju materiāla kristālā, kā arī atšķirības graudu robežu stiprībā, šie faktori var izraisīt noguruma plaisu sākšanos. Pētījumi ir parādījuši, ka noguruma plaisas mēdz rasties graudu robežās, virsmas ieslēgumos vai otrās fāzes daļiņās un dobumos, un tas viss ir saistīts ar materiālu sarežģīto un mainīgo mikrostruktūru. Ja pēc termiskās apstrādes mikrostruktūru var uzlabot, skrūvju materiāla noguruma izturību var zināmā mērā uzlabot.
2. Termiskās apstrādes ietekme uz noguruma izturību
Analizējot skrūvju noguruma stiprību, tiek konstatēts, ka skrūvju statiskās nestspējas uzlabošanu var panākt, palielinot cietību, bet noguruma stiprības uzlabošanos nevar panākt, palielinot cietību. Tā kā skrūves iegriezuma spriegums izraisīs lielu sprieguma koncentrāciju, parauga cietības palielināšana bez sprieguma koncentrācijas var uzlabot tā noguruma izturību. Cietība ir metāla materiālu maiguma un cietības mērīšanas rādītājs, un tā ir materiālu spēja pretoties objektu iekļūšanai, kas ir spēcīgāki par to. Cietības līmenis atspoguļo arī metāla materiālu izturību un plastiskumu. Sprieguma koncentrācija uz skrūves virsmas samazinās tās virsmas izturību. Pakļaujot mainīgām dinamiskām slodzēm, mikrodeformācijas un atjaunošanās process turpināsies roba sprieguma koncentrācijas daļā, un spriedze, ko tā saņem, ir daudz lielāka nekā daļai bez sprieguma koncentrācijas, tāpēc to ir viegli izraisīt noguruma plaisu veidošanos.
3. Dekarburizācijas ietekme uz noguruma izturību
Skrūves virsmas dekarburizācija samazinās skrūves virsmas cietību un nodilumizturību pēc dzēšanas, kā arī ievērojami samazinās skrūves noguruma izturību. GB/T3098.1 standartā ir dekarburizācijas tests skrūvju veiktspējai, un ir norādīts maksimālais dekarburizācijas dziļums. Liels skaits literatūru liecina, ka nepareizas termiskās apstrādes dēļ skrūves virsma tiek atkarbināta un virsmas kvalitāte samazinās, tādējādi samazinot tās noguruma izturību. Analizējot 42CrMoA vēja turbīnu augstas stiprības skrūvju lūzuma cēloni, tika konstatēts, ka galvas un stieņa savienojuma vietā ir dekarbonizācijas slānis. Fe3C var reaģēt ar O2, H2O un H2 augstā temperatūrā, kā rezultātā samazinās Fe3C skrūves materiāla iekšienē, tādējādi palielinot skrūves materiāla ferīta fāzi, samazinot skrūves materiāla izturību un viegli radot mikroplaisas. Sildīšanas temperatūras kontrole termiskās apstrādes procesā un kontrolētas atmosfēras izmantošana apkures aizsardzībai var labi atrisināt šo problēmu.
Stiprinājumi uzlabo mikrostruktūru, izmantojot termisko apstrādi un rūdīšanu, un tiem ir lieliskas visaptverošas mehāniskās īpašības, kas var uzlabot skrūvju materiālu noguruma izturību, saprātīgi kontrolēt graudu izmēru, lai nodrošinātu zemas temperatūras trieciena enerģiju, kā arī var iegūt augstu triecienizturību. Saprātīga termiskā apstrāde attīra graudus un saīsina graudu robežas attālumu, lai novērstu noguruma plaisu rašanos. Ja materiāla iekšpusē ir noteikts daudzums ūsu vai otrās daļiņas, šīs pievienotās fāzes var zināmā mērā novērst iedzīvotāja slīdēšanu. Jostas slīdēšana novērš mikroplaisu rašanos un izplatīšanos.
Termiskajai apstrādei ir liela ietekme uz skrūvju materiālu noguruma izturību. Termiskās apstrādes procesā termiskās apstrādes process jānosaka atbilstoši skrūves veiktspējai. Sākotnējo noguruma plaisu veidošanos izraisa sprieguma koncentrācija, ko izraisa skrūvju materiāla mikrostruktūras defekti. Termiskā apstrāde ir stiprinājumu struktūras optimizēšanas metode, kas zināmā mērā var uzlabot skrūvju materiālu noguruma īpašības un uzlabot izstrādājumu kalpošanas laiku. Ilgtermiņā tas var ietaupīt resursus un atbilst ilgtspējīgas attīstības stratēģijai.
