Thiết kế của bu lông thép kết cấu hợp kim , bao gồm các yếu tố như hình học luồng và hoàn thiện bề mặt, đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định sức mạnh, hiệu suất và độ bền chung của chúng trong các ứng dụng cấu trúc. Đây là cách các khía cạnh thiết kế này ảnh hưởng đến sức mạnh của các bu lông:
1. Hình học chủ đề:
Cao độ và độ sâu của luồng: Cao độ (khoảng cách giữa các luồng) và độ sâu của các luồng ảnh hưởng trực tiếp đến phân phối tải và cường độ của bu lông. Các chủ đề mịn hơn (với độ cao nhỏ hơn) có xu hướng có khả năng chịu tải cao hơn vì diện tích bề mặt nhỏ hơn cho phép nhiều luồng tham gia, cải thiện sự phân phối ứng suất dọc theo bu lông. Tuy nhiên, các chủ đề thô hơn (với độ cao lớn hơn) có thể tốt hơn để cài đặt nhanh và dễ dàng, nhưng chúng có thể không phân phối ứng suất hiệu quả như các chủ đề tốt hơn, có khả năng ảnh hưởng đến sức mạnh của bu lông khi tải.
Hồ sơ luồng: Hình dạng của cấu hình luồng, cho dù đó là thiết kế sắc nét hay tròn, cũng ảnh hưởng đến nồng độ ứng suất ở rễ của các luồng. Một hồ sơ sợi chỉ có thể gây ra nồng độ căng thẳng cao hơn, có thể dẫn đến thất bại mệt mỏi dưới tải trọng theo chu kỳ. Mặt khác, các cấu hình sợi tròn giúp giảm các nồng độ căng thẳng này, cải thiện sức mạnh mệt mỏi và độ bền tổng thể của bu lông.
Độ dài tham gia của chủ đề: Độ dài của sự tham gia của chủ đề trong thành phần giao phối (ví dụ: lỗ đai hoặc lỗ khai thác) ảnh hưởng đến độ bền cắt và cường độ kéo của bu lông. Sự tham gia của luồng dài hơn cung cấp nhiều khu vực hơn để phân phối lực, tăng sức mạnh tổng thể của bu lông và khả năng chống nới lỏng hoặc tước bỏ, đặc biệt là trong các ứng dụng tải cao.
2. Hoàn thiện bề mặt:
Độ nhám bề mặt: Độ nhám hoặc độ mịn của bề mặt bu lông có thể ảnh hưởng đến tính kháng mỏi và tính chất ma sát của nó. Một kết thúc bề mặt mịn làm giảm ma sát trong quá trình lắp đặt, giúp việc thắt chặt bu lông dễ dàng hơn và đạt được độ căng mong muốn. Ngoài ra, một bề mặt mượt mà hơn có thể giúp giảm sự hình thành các bộ tập trung ứng suất, đó là các khu vực của bu lông nơi căng thẳng có nhiều khả năng dẫn đến thất bại, đặc biệt là khi tải theo chu kỳ.
Độ cứng bề mặt: Độ cứng của bề mặt của bu lông đóng một vai trò quan trọng trong khả năng chống mài mòn và khả năng chống biến dạng dưới tải. Một bề mặt cứng có thể làm tăng đáng kể sức mạnh của bu lông, đặc biệt là trong môi trường căng thẳng cao. Nó giúp ngăn chặn bề mặt bị biến dạng dễ dàng, điều này có thể dẫn đến thất bại, đặc biệt là trong các ứng dụng chịu lực nặng hoặc rung động.
Lớp phủ và mạ: Việc áp dụng các lớp phủ bảo vệ (như mạ kẽm, mạ kẽm hoặc phốt phát) có thể tăng cường khả năng chống ăn mòn của bu lông, có thể làm suy yếu bu lông theo thời gian và ảnh hưởng đến sức mạnh của nó. Lớp phủ cũng cung cấp một bề mặt mịn hơn, cải thiện các đặc tính ma sát của bu lông trong khi siết chặt. Tuy nhiên, một số lớp phủ nhất định có thể thay đổi một chút kích thước hoặc giới thiệu hệ số ma sát ảnh hưởng đến phân phối tải và mô -men xoắn.
Bị thụ động hoặc bắn PEENE: Các quá trình như thụ động (để loại bỏ các lớp oxit) hoặc bắn peening (để đưa các ứng suất nén vào bề mặt) có thể cải thiện đáng kể cường độ mệt mỏi của bu lông. Chẳng hạn, bắn peening củng cố bu lông bằng cách nén bề mặt và giảm nguy cơ bắt đầu crack, giúp tăng cường độ bền tổng thể của nó dưới tải động.
3. Chủ đề phù hợp và dung nạp:
Phù hợp giữa bu lông và đai ốc hoặc lỗ: sự phù hợp chính xác giữa các luồng bu lông và đai ốc giao phối hoặc lỗ khai thác ảnh hưởng đến độ bền kéo và khả năng chịu tải của dây buộc. Dung sai chặt chẽ đảm bảo phù hợp hơn, giảm bất kỳ trò chơi nào giữa bu lông và đai ốc hoặc lỗ, có thể dẫn đến nồng độ căng thẳng và thất bại cuối cùng dưới tải. Phù hợp lỏng lẻo có thể dẫn đến các kết nối yếu hơn và giảm cường độ tổng thể của khớp được bắt vít.
4. Chiều dài và đường kính bu lông:
Đường kính: Đường kính của bu lông có liên quan trực tiếp đến độ bền kéo của nó. Một bu lông đường kính lớn hơn có thể xử lý tải trọng cao hơn mà không bị phá vỡ hoặc biến dạng. Điều này là do diện tích mặt cắt ngang lớn hơn làm tăng khả năng chịu tải của bu lông. Tuy nhiên, đường kính tăng cũng đòi hỏi dung sai sản xuất chính xác hơn để duy trì sức mạnh cao và ngăn chặn các điểm yếu tiềm năng, đặc biệt là ở các phần ren.
Chiều dài: Chiều dài của bu lông cũng góp phần vào sức mạnh của nó. Các bu lông dài hơn cung cấp nhiều diện tích bề mặt hơn cho sự tham gia của luồng, cải thiện sự phân bố của các lực. Tuy nhiên, các bu lông dài quá mức có thể dẫn đến các vấn đề với kéo dài luồng hoặc thắt chặt, có thể làm giảm sức mạnh hiệu quả của chúng. Độ dài phải được thiết kế phù hợp cho ứng dụng.
5. Tải trước và căng thẳng:
Thiết kế của bu lông, đặc biệt là về hình học sợi và hoàn thiện bề mặt, ảnh hưởng đến mức độ tải trước hoặc căng thẳng có thể được áp dụng một cách an toàn. Các bu lông căng thẳng có thể cải thiện phân phối tải và khả năng chống nới lỏng dưới tải động. Bề mặt càng mượt mà và chính xác hơn các luồng được cắt, tải trước càng phù hợp, điều này trực tiếp cải thiện sức mạnh và hiệu suất của bu lông trong ứng dụng cấu trúc.
6. Khả năng chống tải trọng và tuần hoàn:
Thiết kế luồng và hoàn thiện bề mặt đóng góp đáng kể vào khả năng chống Bolt Bolt đối với sự cố mệt mỏi, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng chịu tải lặp lại hoặc tuần hoàn. Một cấu hình luồng được thiết kế đúng và hoàn thiện bề mặt mịn làm giảm khả năng các vết nứt bắt đầu và lan truyền trong điều kiện tải động, làm cho bu lông chống lại sự cố mệt mỏi theo thời gian.
