Узроци лома шрафова на гумама и ефикасне превентивне мере
Увод
Завртњи за точкове (који се такође називају шрафови за гуме или завртњи) су критични сигурносни причвршћивачи који причвршћују точкове возила за склоп главчине. Њихов квар може довести до катастрофалног одвајања точкова, губитка контроле над возилом и озбиљних несрећа. Разумевање основних узрока лома осовинице точка и примена ефикасних стратегија превенције је од суштинског значаја за безбедност и поузданост аутомобила.
Примарни узроци прелома осовинице точка
1. Неправилна примена обртног момента
Преко{0}}окретањеје један од најчешћих узрока квара на точковима. Модерни ударни кључеви су изузетно моћни и могу лако да шкљоцну вијак од 12 мм. Када су навртке затегнуте преко спецификација произвођача, прекомерна сила стезања растеже завртње точкова преко њихове границе еластичности, изазивајући трајну деформацију и стварајући концентрацију напрезања која доводи до квара због замора. Претерано{4}}затезање такође може да оштети точкове, навоје завртња и роторе кочница.
Под{0}}окретним моментомје подједнако опасно. Недовољан обртни момент доводи до лабавих точкова који се клате током рада, стварајући цикличне напрезања савијања на клинове. Ово динамичко оптерећење убрзава настанак и ширење заморне пукотине, на крају изазивајући лом клипа. Точак се такође може постепено олабавити и на крају пасти са возила.
Недоследности у спецификацији обртног моментапредстављају додатне ризике. Различита возила са идентичним завртњима точкова могу имати различите препоруке за обртни момент на основу материјала точкова, дизајна ротора кочнице и геометрије главчине. На пример, возила Субару са клиновима од 12 мм × 1,25 су доживела промене у спецификацијама са 65,8 фт·лбс (старији модели) на 88,5 фт·лбс (новији модели) за исти број дела, стварајући забуну током одржавања.
2. Неуспех замора
Замор је прогресивно структурно оштећење које настаје када је материјал подвргнут цикличком оптерећењу испод његове крајње затезне чврстоће. Сворови точкова доживљавају сложено оптерећење од замора од:
Ротационо савијање: Како се точак ротира, клин доживљава циклични напон савијања на прелазу између дела са навојем и дршке без навоја, посебно на првом закаченом навоју где је концентрација напона највећа
Вибрације{0}}индуковане фреттинг: Микро-померање између точка и главчине ствара корозивну корозију и површинска оштећења која делују као места настанка пукотина
Термички циклус кочница: Понављано грејање и хлађење услед рада кочнице изазива термички стрес који се надовезује на механичко оптерећење
Пукотине од замора обично почињу у концентраторима напона као што су корени навоја, полупречники угла или корозивне јаме, а затим се шире окомито на осу максималног затезног напона све док преостали попречни пресек-не више не може да издржи оптерећење, што доводи до изненадног кртог лома.
3. Водонично крхкост
Крхкост водоником је посебно подмукао начин квара за завртње на точковима велике{0}}кости, који се често назива „тихи убица“ причвршћивача. Јавља се када атомски водоник продре у челичну решетку и акумулира се на местима заробљавања (границе зрна, дислокације, инклузије), смањујући чврстоћу кохезије и омогућавајући ширење прслине на нивоима напрезања знатно испод нормалне чврстоће лома материјала.
За клинове точкова, извори водоника укључују:
Производни процеси: Кисело кисељење пре облагања и галванизације (цинк, кадмијум или хромирање) ствара атомски водоник на катодној површини
Изложеност животне средине: Корозија сворњака у раду ослобађа водоник, посебно у присуству влаге и електролита
Системи катодне заштите: Превише{0}}заштита може да генерише вишак водоника на површини метала
Ризик је највећи за клинове високе{0}}врсте (разред 10.9 и више, обично изнад 30 ХРЦ тврдоће). Једном када је водоник заробљен испод густог премаза као што је хромирана плоча, не може лако да побегне, а печење мора да почне у року од 4 сата од облагања (идеално у року од 1 сата) да би се спречила неповратна оштећења.
4. Пуцање од корозије под напоном (СЦЦ)
Пуцање од корозије под напоном је превремени квар метала под комбинованим дејством затезног напона и корозивне средине. Код вијака за точкове, СЦЦ се може појавити када:
Излагање хлоридима: Со на путу (натријум хлорид) и морско окружење стварају агресивне услове, посебно за клинове од нерђајућег челика
Једињења амонијака: Изложеност пољопривредним или индустријским хемикалијама
Сулфидне средине: Водоник сулфид из индустријских извора или распадање мазива
СЦЦ производи карактеристичне пукотине које се гранају које могу бити интергрануларне или трансгрануларне у зависности од легуре и околине. За разлику од опште корозије, СЦЦ се јавља са минималним видљивим површинским нападом док пукотине продиру дубоко у материјал.
5. Корозија и деградација животне средине
Општа корозијасмањује ефективну површину{0}}попречног пресека клина, повећавајући нивое напрезања. Формирање рђе између навртке и сворњака може да изазове нагризање и заглављивање, захтевајући претерани обртни момент за уклањање и потенцијално оштећење навоја.
Корозија пукотинајавља се у скученом простору између навртке, точка и главчине, где недостатак кисеоника ствара анодно растварање. Ово је посебно проблематично у регионима са великом употребом соли на путевима или у приобалном окружењу.
Галванска корозијанастаје када се различити метали додирују у присуству електролита. На пример, алуминијумски точкови који долазе у контакт са челичним клиновима могу створити галванске ћелије које убрзавају корозију клинова.
6. Материјални и производни недостаци
Неправилна топлотна обрада: Термичка обрада након ваљања навоја (уместо пре) може изазвати заостала затезна напрезања на корену навоја и смањити отпорност на замор
Машински у односу на ваљане нити: Исечени навоји стварају оштре концентраторе напона и површинске дефекте, док ваљани навоји раде-очвршћују површину и производе повољна заостала напона притиска
Укључци и празнине: Унутрашњи дефекти материјала делују као концентратори напона и места иницирања пукотина
Неадекватно уклапање конца: Лоше захватање навоја или неусклађени кораци навоја (нпр. набијање метричких навртки на империјалне шрафове) ствара тачкасто оптерећење и хабање
Проблеми{0}}очвршћавања случајева: Неодговарајућа дубина кућишта или неподударање тврдоће језгра може да доведе до крхког квара на-интерфејсу језгра кућишта
Истраживања причвршћивача велике{0}}врсте су показала да су ваљани навоји знатно бољи од машински обрађених навоја за превенцију пуцања од замора и корозије под напоном, а топлотна обрада мора да се обави пре ваљања навоја ради оптималног учинка.
7. Механичка оштећења и неправилна инсталација
Унакр-у нити: Покретање навртке под углом оштећује навоје и ствара концентрацију напрезања
Оштећење од удара: Коришћење чекића или неодговарајућих алата за покретање матица оштећује навоје
Неусклађеност точкова: Коришћење точкова са нетачним пречником круга завртња или средишњим отвором ствара ексцентрично оптерећење
Недостају или су оштећене подлошке: Недостатак одговарајућих површина за седење узрокује неравномерну расподелу оптерећења
Деградација ре-окретног момента: Поновљено уклањање и поновно постављање без одговарајућих поступака обртног момента постепено деградира интегритет зглоба
Студије Института инжењера друмског саобраћаја откриле су да се точкови могу олабавити чак и када су у почетку затегнути, јер се затегнутост вијака и оптерећење стезања точкова погоршавају са поновљеним уклањањем точкова и реторкуингом. Еластично попуштање материјала точкова изазива развој лабавости матице и убрзава замор вијака.
Ефикасне превентивне мере
1. Правилна контрола обртног момента и процедуре уградње
Увек користите калибрисане момент кључеве: Никада се немојте ослањати само на ударне кључеве за коначно затезање. Користите штапове обртног момента (продужнице за{1}}ограничавање обртног момента) на ударним пиштољима ако је потребно, али проверите момент кључем
Пратите спецификације произвођача: Консултујте сервисно упутство возила за тачне вредности обртног момента, које се обично крећу од 75–88 фт·лбс за клинове од 12 мм, у зависности од корака навоја и материјала точкова
Користите затезање звездастог узорка: Затегните навртке укрштено да бисте обезбедили равномерну расподелу оптерећења и спречили савијање точкова
Повратни{0}}момент након почетне инсталације: Проверите обртни момент након 30 минута или 40-80 км вожње, јер неке навртке могу лагано да олабаве током почетног слегања
Избегавајте поновну употребу вијака-за-попуштање (ТТИ).: Нека модерна возила користе завртње за једнократну -употребу растезљивих вијака који се морају заменити након уклањања
Примените доследан обртни момент: Уверите се да сви завртњи имају једнак обртни момент како бисте спречили неравномерно оптерећење
Конкретно за Субару возила, корак навоја од 1,25 ствара већу силу стезања од 1,5 корака при истом обртном моменту, тако да механичари морају бити свесни да стандардне шипке обртног момента од 80 фт·лб могу претерано затегнути завртње са финим{3}}нагибом.
2. Избор материјала и контрола квалитета
Наведите одговарајуће степене чврстоће: Ускладите снагу клинова са захтевима примене без превелике тврдоће која повећава подложност кртости
Захтевају ваљане нити: Одредите хладно{0}}ваљане нити, а не сечене за супериорну отпорност на замор
Обезбедите правилан редослед топлотног третмана: Термичка обрада мора бити завршена пре ваљања навоја да би се оптимизовала микроструктура и расподела заосталог напрезања
Изаберите материјале{0}}отпорне на корозију: За тешка окружења, узмите у обзир клинове од нерђајућег челика (уз свест о опасностима од хлоридних СЦЦ) или легираних челика са одговарајућим премазима
Проверите сертификате материјала: Уверите се да клинови испуњавају релевантне стандарде (ИСО 898-1, САЕ Ј429, АСТМ стандарди) уз одговарајуће металуршко тестирање
За критичне примене, наведите да је пречник дршке једнак пречнику корена навоја за клинове од 3/4 инча и веће, смањујући концентрацију напрезања и повећавајући еластичност.
3. Површинска обрада и оптимизација премаза
Користите водоник{0}}безбедне премазе: Преферирајте премазе од цинка-алуминијума (нпр. Геомет, Дацромет) у односу на галванизовани цинк или кадмијум, пошто ови процеси не уносе водоник
Обавезно рељефно печење водоника: За галванизоване клинове високе{0}}врсте (разред 10 и више), пеците на 190–230 степени најмање 8 сати (до 24 сата за степен 12), почевши у року од 4 сата (пожељно 1 сат) од завршетка облагања
Размотрите не{0}}електролитичке премазе: Механичко цинковање, шерардизација или премази у цинк пахуљицама у потпуности елиминишу ризик од крхкости водоника
Нанесите мазива за навоје: Користите одобрена мазива на навојима и испод глава завртња да бисте смањили трење, обезбедили тачан однос{0}}затезања обртног момента и спречили цепање
Заштитите од корозије околине: Нанесите заштитни восак, боју или заптивач на изложене површине клинова након монтаже
„Правило од 4-сата“ је критично: печење за ублажавање водоничне кртости мора да почне у року од 4 сата након галванизације јер атоми водоника мигрирају на места заробљења високог стреса на собној температури, а када се формирају микропукотине, оне су трајни дефекти чак и након уклањања водоника.
4. Побољшања дизајна
Повећајте еластичност клинова: Користите дуже клинове урезане у дубље рупе и додајте одстојнике испод матица да побољшате отпорност на отпуштање и замор
Оптимизујте геометрију навоја: Користите ваљане нити са одговарајућим полупречником корена да бисте смањили концентрацију напрезања
Примените функције против-олабављења: Узмите у обзир само-навртке (нпр. Флекнутс™ које распоређују оптерећење дуж многих навоја), кастелисане навртке са шљокицама или системе са двоструким-наврткама (нпр. лева навртка на точковима-на врху стандардне матице)
Обезбедите правилно пристајање точкова: Проверите да пречник круга завртња, средишњи отвор и тип седишта (конусни, сферни или равни) одговарају дизајну клина и матице
Дизајн{0}}центричан на чворишту: Користите точкове који су центрирани на главчини, а не на клинове да бисте смањили оптерећење савијања
За тешке-примену, затезачи са више-завртња (Супернутс™) могу да замене конвенционалне појединачне навртке да равномерније распореде оптерећење и спрече концентрацију напрезања у првих неколико навоја.
5. Протоколи одржавања и инспекције
Редовни визуелни преглед: Проверите да ли има знакова корозије, оштећења навоја, савијања или пуцања током ротације гума и сервисирања кочница
Верификација обртног момента: Периодично проверавајте обртни момент матице, посебно након уклањања и поновног постављања точка
Монитор за отпуштање: Користите линије за означавање против-олабављења на матицама и завртњима; ломљење ознаке поравнања указује на попуштање
Одмах замените оштећене клинове: Никада немојте поново користити клин који показује оштећење навоја, истезање или корозију
Очистите навоје пре уградње: Уклоните прљавштину, рђу и старо мазиво како бисте осигурали правилно укључивање и тачност обртног момента
Нанети инхибиторе корозије: У тешким окружењима, премажите конце са Криток 227, Теф{1}}гелом или сличним филмом-који формира инхибиторе корозије који такође обезбеђују подмазивање
За возни парк и комерцијална возила, спроведите систематске распореде прегледа користећи момент кључеве и визуелни преглед, уз моменталну замену сумњивих затварача.
6. Заштита животне средине
Избегавајте контакт са различитим металима: Користите изолационе подлошке или премазе да спречите галванску корозију између челичних клинова и алуминијумских точкова
Осигурајте одговарајућу дренажу: Дизајнирајте склопове точкова да спречите накупљање воде и соли око причвршћивача
Заштитите од хемикалија: Избегавајте излагање амонијаку, хлоридима и водоник-сулфиду у складишним и сервисним окружењима
Свест о католичкој заштити: У поморским или закопаним апликацијама, уверите се да системи катодне заштите нису преко{0}}потенцијални, што може да генерише вишак водоника
За примену на мору и у мору где је пуцање од корозије изазвано водоником-(Хи-СЦЦ) изазвало катастрофалне кварове матице у причвршћивачима ветротурбина, посебна пажња се мора посветити квалитету премаза и подложности материјала, јер материјали матица могу бити подложнији Хи- материјалима чврстоће вијка упркос нижим затезама од СЦЦ.
7. Напредно праћење и тестирање
Испитивање без{0}}разарања: Користите инспекцију магнетних честица (МПИ) или испитивање вртложним струјама да бисте открили површинске пукотине у завојима током ремонта
Праћење тока водоника: Нова технологија мери стопе пропуштања водоника током печења како би се потврдило потпуно уклањање водоника
Споро тестирање брзине деформације: За квалификацију нових материјала или премаза, лабораторијски ССРТ према АСТМ Г129 може рангирати осетљивост на водоничну кртљивост
Верификација контроле процеса: Користите узорке сведока обрађене заједно са производним затварачима да бисте континуирано пратили карактеристике кртости водоника у купки по АСТМ Ф1940
Ниједна тренутно доступна НДТ метода не може поуздано открити водоник у решетки пре него што дође до пуцања; превенција кроз одговарајућу контролу производног процеса остаје далеко ефикаснија од откривања након{0}}инсталације.
