Í iðnaðarframleiðslu og daglegri notkun á búnaði þjóna boltar sem kjarnatengifestingar sem bera ábyrgð á að festa, tengja og bera burðarvirki. Meðan á langtíma-þjónustu stendur,boltareru fyrir áhrifum af mörgum þáttum eins og álagsskilyrðum, vinnuumhverfi, framleiðsluferlum og samsetningargæði, sem geta auðveldlega leitt til brotabilunar. Þetta getur enn frekar valdið stöðvun búnaðar, bilun í burðarvirki og jafnvel alvarlegum öryggisslysum. Þessi grein kynnir kerfisbundið algengar brotaform, myndunaraðferðir, stórsæja broteiginleika ofhleðslubrota, áhættubrotastöðu og brotastöðu við mismunandi hleðsluaðstæður bolta, og veitir tæknilega aðstoð til að koma í veg fyrir bilun bolta, viðhald búnaðar og fínstillingu ferla.

I. Algengar brotaform bolta

1. Ofhleðslubrot

Ofhleðslubrot á sér stað þegar tafarlaust álag sem beitt er á bolta fer yfir endanlegur togstyrk efnisins, sem tilheyrir dæmigerðu kyrrstöðu sveigjanlegu eða brothættu broti. Þessi tegund af beinbrotum gerist skyndilega án augljósra for-merkja um bilun. Fyrir sveigjanlegt efni er brotflöturinn yfirleitt með bolla-keiluformi eða 45- gráðu halla hluta með gróft yfirborð og verulega plastaflögun. Fyrir hástyrka brothætta bolta er brotyfirborðið tiltölulega flatt með hverfandi plastaflögun.

Orsakir beinbrota: Óeðlileg burðarvirki leiðir til vals á boltum undir stærð og ófullnægjandi álagsbils, sem leiðir til langtíma-ofhleðsluaðgerða. Skyndileg óeðlileg vinnuaðstæður eins og höggálag og tímabundið ofhleðsla við notkun búnaðar geta einnig valdið tafarlausri yfir-takmörkum. Til dæmis geta tengiboltar lyftibúnaðar krana orðið fyrir ofhleðslubroti þegar ofþungt byrði er lyft.

2. Þreytubrot

Þreytubrot er algengasta bilunarform bolta. Við langtíma hringrásarálag eins og spennu til skiptis, þjöppun, beygingu og titring, myndast örþreytusprungur á streituþéttnisvæðum. Sprungurnar stækka smám saman með álagslotum, draga stöðugt úr virku burðarsvæðinu og leiða að lokum til skyndilegs beinbrota, jafnvel þótt vinnuálagið fari ekki yfir nafngildið. Þreytubrot á sér stað án augljósrar plastaflögunar. Brotflöturinn er almennt sléttur með dæmigerðri skel-eins og árhringur-eins og áferð.

Orsakir beinbrota: Langtíma-fram og aftur hreyfing og há-tíðni titringur búnaðar sem verður fyrir reglubundnu álagi á boltum. Til dæmis þola tengistangarboltar bifreiðahreyfla hringspennu og þjöppunarálagi frá hátíðni fram og aftur hreyfingu stimpla og tengistanga, sem leiðir til uppsafnaðs þreytuskemmda og að lokum þreytubrots.

3. Tæringarbrot

Þegar boltar vinna í ætandi umhverfi verður efna- eða rafefnafræðileg tæring á grunnefninu sem myndar yfirborðsgalla eins og ryð og gryfjutæringu. Þessir gallar draga úr virku legusvæði og vélrænni styrk bolta, sem leiðir til brota við venjulegt vinnuálag. Hægt er að sjá tæringarvörur eins og ryðlög og tæringarholur á brotflötunum.

Orsakir beinbrota: Boltar sem þjóna í raka, salt-úða eða sýru-basa ætandi umhverfi eru viðkvæmt fyrir tæringarbilun, eins og stálvirki nálægt sjó og efnaiðnaðarbúnaður. Sem dæmi má nefna að tengiboltar á þilfari skipa eyðast stöðugt af sjó og saltúða, sem leiðir til niðurbrots efnis og tæringarbrots.

4. Streitutæringarbrot

Streitutæringarbrot vísar til brothættra beinbrota sem eiga sér stað við samsetta virkni stöðugrar togspennu og sérstakra ætandi miðla. Sprungan vex hægt á frumstigi án augljósra bilunareinkenna og skyndilegt brot verður þegar sprungan nær mikilvægri stærð. Brotflöturinn sýnir tvöfalda eiginleika streitubilunar og tæringarskemmda.

Orsakir beinbrota: Ákveðin boltaefni geta myndað og stækkað álagstæringarsprungur við lágt stöðugt togálag í sérstöku ætandi umhverfi. Dæmigert tilfelli er tæringarbrot á austenítískum ryðfríu stáli boltum í klóríð-ríku umhverfi.

5. Vetnisbrot

Við framleiðslu eða þjónustu komast vetnisatóm í gegn og safnast fyrir inni í boltaefninu og mynda vetnissameindir sem framleiða mikinn innri þrýsting. Þetta veldur sprungum í grindunum og fjölgun örsprunga, sem leiðir að lokum til brothættra brota. Vetnisbrot er dæmigerð brothætt bilun sem einkennist af flötum brotflötum og engin augljós plastaflögun.

Orsakir beinbrota: Vetnisatóm smjúga inn í stálgrunnið við rafhúðun, súrsýringu, fosfatingu og önnur yfirborðsmeðferðarferli án fullnægjandi afvötnunarmeðferðar.Há-styrktar stálboltareru mjög viðkvæm fyrir vetnisbroti. Of mikill vetnisjónastyrkur í málunarlausn og óviðurkenndur afhýdnunarferlar eru helstu hvatir til að vetnisbrotið sé brotið.

6. Brot af völdum framleiðslugalla

Innri og yfirborðsgallar sem myndast við hráefnisframleiðslu og boltaframleiðslu mynda streitustyrkjagjafa. Við álag eykst álagið verulega við gallastöður, sem veldur sprunguupphafi og hraðri útbreiðslu, sem að lokum leiðir til brota. Upprunalega framleiðslugalla má greinilega sjá á brotfletinum.

Orsakir beinbrota: Hráefnisgallar eins og innfellingar, gljúpur, rýrnunarhol og aðskilnaður; óviðeigandi eftirlit með smíða, hitameðhöndlun og beygjuferlum veldur slökkvisprungum, malasprungum, verkfæramerkjum og rispum.

II. Þrjú einkennandi svæði fyrir brot á ofhleðslu bolta

1. Trefjasvæði

Staða: Staðsett í miðju brotfletsins, þjónar sem sprungubyrjun og upphafsútbreiðslusvæði.

Formfræðileg einkenni: Yfirborðið er gróft og trefjakennt með sýnilegri plastaflögun og samloðun örhola, sem er dæmigerður eiginleiki sveigjanlegs brots.

Myndunarkerfi: Á upphafsbrotastigi fer boltaefnið í gegnum plastgræðslu undir spennu. Örhol mynda, vaxa, safnast saman og tengjast til að mynda formgerð trefjabrotsins.

2. Geislasvæði

Staða: Staðsett utan trefjasvæðisins, sem samsvarar hröðu sprunguútbreiðslustigi.

Formfræðileg einkenni: Brotflöturinn er tiltölulega flatur með skýrum geisla- eða síldbeinsáferð sem nær út frá miðju.

Myndunarkerfi: Þegar upphafssprungan stækkar í mikilvæga stærð fer hún í hraða fjölgunarstigið. Mikil álagsstyrkur við sprunguoddinn veldur hröðum korn- eða millikorna rifnum, sem myndar formgerð geislabrota.

3. Shear Lip Zone

Staða: Dreift í ystu brún brotflatar, myndast á lokabrotastigi.

Formfræðileg einkenni: Yfirborðið er slétt og hallandi með dæmigerðum klippingareinkennum, sem myndar hringlaga klippuvör, sem er lokaeinkenni sveigjanlegs brots.

Myndunarkerfi: Á lokabrotastigi rennur afgangsefnið og rifnar meðfram hámarksskurðarplaninu undir miklu álagi, framleiðir plastaflögun og myndar uppbygging klippivörunnar.

III. Algengar stöður um brot á ofhleðslu bolta

1. Fyrsta þráður tönn nálægt yfirborði hnetunnar

Mikið af boltatengingum er aðallega sent í gegnum tennur sem tengjast þráðum. Fyrsta þráðartönnin nálægt yfirborði hnetunnar ber mesta álagið og hefur mesta álagsstyrkinn. Það er viðkvæmasta staðan fyrir ofhleðslubrotum meðan á langtíma-þjónustu stendur.

2. Þræðið rót við skiptingu milli Bolt Head og Shank

Þráðarrótin hefur snöggar rúmfræðilegar breytingar og háan streitustyrkstuðul. Með flóknu álagsástandi verður það veiki punktur bygginga bolta og er hætt við að brotna við ofhleðslu og höggálag.

3. Umskiptisvæði milli slétts skafts og þráðarhluta

Skyndilegar breytingar á-þversniðsstærð og uppbyggingu á mótum slétts skafts og þráðarhluta valda augljósri streitustyrk og ójafnri streitudreifingu. Þessi staða framkallar auðveldlega sprungu við ofhleðsluskilyrði og leiðir til brotabilunar.

IV. Boltbrotsríki undir mismunandi hleðsluformum

1. Brot undir togstreitu

Hægt er að sjá dæmigerðan bolla-keilubrot og augljósa heildarlengingu og aflögun á hálsi. Fyrir mikla-seigju bolta undir togofhleðslu myndar lokabrotahlutinn um það bil 45 gráðu skurðhorn með boltaásnum, sem tilheyrir dæmigerðu sveigjanlegu yfirálagsbroti, sem að mestu á sér stað við veikburða þráðrótarstöðu.

2. Brot undir höggálagi og beygjustund

Hægt er að sjá geislalaga áferð og klippa varir á brotfletinum, á meðan klippa varirnar eru ófullkomnar og ójafnt dreifðar án fullrar hringlaga lögunar. Brotið sýnir minniháttar plastaflögun og augljósa brothætta eiginleika, aðallega af völdum tafarlauss höggs og beygjuálags.

3. Brot undir samsettri tog- og spennuálagi

Við samsetta snúnings- og togálag sýnir brotyfirborðið augljósa þyrlandi snúningsáferð, sem og hálfmána eða viftulaga-mynd. Sérstök röskun og frávik brotsins myndast af hlutfallslegu skriði og rifi efna meðfram klippuplaninu undir snúningsskurðarkrafti.