Как экстремальные температуры влияют на работоспособность стальных крепежных изделий?

Риск хрупкого разрушения: при температурах ниже температуры перехода из пластичного состояния в хрупкое (DBTT) стальные крепежные детали становятся очень чувствительными к хрупкому разрушению. Это катастрофический режим разрушения, характеризующийся незначительной пластической деформацией или ее отсутствием перед разрушением. Чтобы снизить этот риск, крепежные детали, предназначенные для применения при низких температурах, следует выбирать на основе их низкотемпературных характеристик вязкости, таких как значения энергии удара по Шарпи.

Пониженная пластичность. Пластичность стали значительно снижается при низких температурах, что делает материал менее способным поглощать энергию и пластически деформироваться перед разрушением. Это может привести к преждевременному выходу из строя в условиях циклической нагрузки или удара. Чтобы решить эту проблему, крепежные детали могут быть спроектированы с увеличенной площадью поперечного сечения или выбраны из материалов с более высокой пластичностью при низких температурах.

Термическое напряжение. Быстрые изменения температуры могут вызвать термические напряжения внутри крепежа, что может усугубить влияние низкой температуры на свойства материала. Должны быть приняты надлежащие меры по изоляции и контролю температуры, чтобы минимизировать температурные градиенты и напряжения.

Снижение прочности: при повышении температуры предел текучести и предел прочности стальных крепежных изделий обычно снижаются. Такое снижение прочности может поставить под угрозу способность крепежа выдерживать нагрузки и сохранять структурную целостность. Чтобы компенсировать это, крепежные детали для применения при высоких температурах следует выбирать с учетом их прочностных свойств при повышенных температурах.

Ползучесть и релаксация. При высоких температурах стальные крепежные детали могут испытывать ползучесть и релаксацию, что приводит к постепенной деформации и потере предварительного натяга. Это может значительно снизить эффективность крепежа в сохранении целостности соединения. Для уменьшения ползучести и релаксации крепежные детали можно проектировать с большим поперечным сечением или выбирать из материалов с повышенным сопротивлением ползучести.

Окисление и коррозия. Повышенные температуры ускоряют окисление и коррозию стали, что приводит к деградации материала и потенциальному выходу из строя. Правильная обработка поверхности, такая как гальванизация или нанесение антикоррозийных покрытий, может помочь продлить срок службы крепежных изделий в условиях высоких температур.

Термическое расширение. Высокие температуры вызывают расширение стали, что может привести к изменениям размеров и потенциальным проблемам с посадкой и функционированием. Проектировщики должны учитывать тепловое расширение при выборе крепежа и определении процедур установки.

Выбор материала. Тщательно выбирайте крепежные детали с учетом конкретного диапазона температур и условий окружающей среды, с которыми они могут столкнуться. Учитывайте такие факторы, как низкотемпературная вязкость, прочность при повышенных температурах, сопротивление ползучести и коррозионная стойкость.

Рекомендации по проектированию: проектируйте крепежные детали с соответствующими площадями поперечного сечения и геометрией, позволяющими выдерживать воздействие экстремальных температур. Рассмотрите возможность использования индикаторов предварительной нагрузки или механизмов блокировки для поддержания предварительной нагрузки в условиях высоких температур.

Автомобильная сталь