PEM Skrutka Manufacturers

Ako sa mení výkon skrutiek pri rôznych teplotách?

Výkonnostné zmeny skrutiek pri rôznych teplotách ovplyvňujú najmä ich materiálové vlastnosti a teplotný rozsah. Tu je niekoľko kľúčových bodov o zmenách výkonu skrutiek pri rôznych teplotách:

Vlastnosti pri nízkych teplotách: Skrutky môžu v prostredí s nízkou teplotou skrehnúť, čo má za následok zníženú rázovú húževnatosť a plasticitu. Napríklad výkon uhlíkových a legovaných ocelí je ovplyvnený pri teplotách pod -50 °C.
Výkon pri vysokej teplote: So zvyšujúcou sa teplotou zvyčajne klesá pevnosť skrutiek. Je to preto, že kovové materiály sú náchylné na tečenie a uvoľnenie napätia pri vysokých teplotách, čo vedie k zníženiu sily predpätia.
Účinok tepelného spracovania: Pre vysokú pevnosť skrutky , ako sú skrutky z ocele 42CrMo s vysokou pevnosťou, úprava parametrov procesu tepelného spracovania (ako je uhlíkový potenciál, koncentrácia vo vode rozpustného kaliaceho činidla počas kalenia a chladenia a teplota popúšťania) môže zlepšiť jeho celkový výkon v špecifickom prostredí použitia.
Efekt pokovovania: Povlak skrutky môže tiež ovplyvniť jej výkon pri rôznych teplotách. Napríklad pozinkované skrutky fungujú lepšie pod 230 °C, zatiaľ čo poniklované skrutky možno použiť pri vyšších teplotách, s hornou hranicou asi 590 °C.
Skrutky z nehrdzavejúcej ocele: Vďaka zloženiu zliatiny majú skrutky z nehrdzavejúcej ocele vo všeobecnosti širší rozsah prevádzkových teplôt, približne medzi -120 °C a 320 °C.
Špeciálne materiály: Pre aplikácie s vyššími teplotami môžu byť potrebné špeciálne zliatinové materiály, ako napríklad Inconel a superzliatiny na báze niklu, ktoré dokážu zachovať výkon pri vyšších teplotách.
Výkonový stupeň: Výkonový stupeň skrutky, ako napríklad 8,8, 10,9 atď., tiež udáva jeho výkon pri rôznych teplotách. Vyšší stupeň výkonu vo všeobecnosti znamená, že skrutka vydrží vyššie prevádzkové teploty.
Koeficient tepelnej rozťažnosti: Zmeny teploty môžu tiež spôsobiť rozdiely v koeficiente tepelnej rozťažnosti medzi skrutkami a spojmi, čo môže ovplyvniť zvieraciu silu a stabilitu spoja.
Požiarna odolnosť: Pri budovaní oceľových konštrukcií je dôležitým faktorom aj požiarna odolnosť skrutiek z nehrdzavejúcej ocele a jej mechanické vlastnosti pri vysokých teplotách sú rozhodujúce pre bezpečnosť konštrukcie.

Pri navrhovaní a výbere skrutiek je potrebné zvážiť teplotný rozsah ich pracovného prostredia, aby sa zabezpečilo, že skrutky budú pri tejto teplote správne fungovať a zachovajú si požadované mechanické vlastnosti. Prekročenie rozsahu prevádzkovej teploty skrutky môže spôsobiť zlyhanie pripojenia alebo iné bezpečnostné problémy.

Prečo skrutky podliehajú uvoľneniu napätia pri vysokých teplotách?

Dôvod, prečo skrutky podstupujú relaxáciu napätia pri vysokých teplotách, súvisí s fyzikálnymi vlastnosťami a termomechanickým správaním materiálu. Nasleduje niekoľko kľúčových faktorov, ktoré spôsobujú uvoľnenie napätia v skrutkách pri vysokých teplotách:

Efekt tečenia: V prostredí s vysokou teplotou, dokonca aj pri pôsobení trvalého napätia pod medzou klzu, bude kov podliehať pomalej plastickej deformácii. Tento jav sa nazýva tečenie. Tečenie spôsobuje, že sa materiál skrutky menej naťahuje, čím sa znižuje sila predpätia.
Časová závislosť: Uvoľnenie napätia je časovo závislý jav, pri ktorom napätie v skrutke v priebehu času postupne klesá aj pri konštantnom namáhaní.
Vplyv teploty: Rýchlosť relaxácie napätia kovu sa zvyšuje s teplotou. Pri vysokých teplotách sa zvyšuje atómová mobilita, čím sa zvyšuje pravdepodobnosť pohybu dislokácie, čo vedie k zrýchlenej relaxácii stresu.
Proces tepelnej aktivácie: Vysoká teplota poskytuje potrebnú tepelnú energiu, čo umožňuje dislokáciám v kove prechádzať cez prekážky, podporuje plastickú deformáciu, a tým vedie k uvoľneniu napätia.
Oxidácia a korózia: Pri vysokých teplotách môžu mať oxidačné a korózne procesy tiež negatívny vplyv na výkon skrutiek, čo vedie k zníženiu pevnosti a tuhosti materiálu.
Proces tepelného spracovania: Proces tepelného spracovania skrutky má významný vplyv na ich výkon pri vysokých teplotách. Správne tepelné spracovanie môže zlepšiť odolnosť skrutiek voči uvoľneniu napätia, čo však môže viesť aj k zvýšeniu nákladov.
Zloženie zliatiny materiálu: Zloženie zliatiny materiálu skrutky je rozhodujúce pre jej výkon pri vysokých teplotách. Niektoré legujúce prvky môžu zlepšiť odolnosť voči relaxácii napätia, ale môžu zvýšiť náklady na materiál.
Odporúčania normy ISO: Norma ISO 898-1 uvádza, že pri aplikáciách medzi 150 °C a 300 °C sa používateľom odporúča konzultovať výber vhodných materiálov a prevedení skrutiek so skúseným metalurgom spojovacích materiálov.
Vysokoteplotné zliatiny a nehrdzavejúce ocele: Pre vysokoteplotné aplikácie sa často používajú špecializované vysokoteplotné zliatiny a materiály z nehrdzavejúcej ocele, ktoré sú navrhnuté tak, aby si zachovali svoje mechanické vlastnosti pri vysokých teplotách.
Uvoľnenie napätia a prevádzková teplota: Miera uvoľnenia napätia závisí nielen od prevádzkovej teploty, ale aj od doby prevádzky pri danej teplote. Postupom času sa napätie a predpätie zníži, čo môže spôsobiť zlyhanie pripojenia.

Pochopenie týchto faktorov vám môže pomôcť zvážiť vplyv prevádzkových prostredí s vysokou teplotou na ich výkon pri navrhovaní a výbere skrutiek na zaistenie spoľahlivosti a bezpečnosti vašich pripojení.