У индустријској производњи и свакодневној примени опреме, вијци служе као спојни елементи за језгро одговорни за фиксирање, повезивање и ношење конструктивних оптерећења. Током-дуготрајне службе,вијцина њих утиче више фактора као што су услови оптерећења, радно окружење, производни процеси и квалитет монтаже, што може лако довести до лома. Ово даље може узроковати гашење опреме, квар конструкције, па чак и озбиљне сигурносне несреће. Овај рад систематски представља уобичајене облике лома, механизме формирања, макроскопске карактеристике лома прелома од преоптерећења, високо-ризичне позиције лома и стања лома под различитим условима оптерећења завртња, пружајући техничку подршку за превенцију квара завртња, одржавање опреме и оптимизацију процеса.

И. Уобичајени облици лома вијака

1. Прелом преоптерећења

Лом од преоптерећења настаје када тренутно оптерећење примењено на вијак премашује крајњу затезну чврстоћу материјала, што припада типичном статичком дуктилном или кртом лому. Ова врста прелома се дешава изненада, без очигледних знакова пре{1}}отказа. За дуктилне материјале, површина лома генерално представља куп-конусни облик или пресек под углом од 45- са грубим површинама и значајном пластичном деформацијом. Код ломљивих вијака високе чврстоће, површина лома је релативно равна са занемарљивом пластичном деформацијом.

Узроци прелома: Неразуман конструкцијски дизајн доводи до избора завртња премале величине и недовољне маргине оптерећења, што доводи до дуготрајног-операције преоптерећења. Изненадни ненормални услови рада као што су ударна оптерећења и пролазна преоптерећења током рада опреме такође могу да изазову тренутно прекорачење-граничног оптерећења. На пример, спојни завртњи механизама за подизање дизалица могу да претрпе лом од преоптерећења приликом подизања терета са прекомерном тежином.

2. Фрактура од умора

Заморни лом је најчешћи облик квара вијака. Под дуготрајним-цикличним оптерећењима као што су наизменична напетост, компресија, савијање и вибрације, микро-прслине од замора покрећу се у областима концентрације напона. Пукотине се постепено шире са циклусима оптерећења, континуирано смањујући ефективну површину лежаја, и на крају доводе до изненадног лома чак и ако радно оптерећење не прелази номиналну вредност. Лом замора се јавља без очигледне пластичне деформације. Површина прелома је генерално глатка са типичним текстурама налик на шкољку-или прстенасти годишњи прстен-.

Узроци прелома: Дуготрајно-повратно кретање и високо-вибрирање опреме излажу вијке периодичном наизменичном напрезању. На пример, вијци клипњаче аутомобилских мотора подносе циклична оптерећења на затезање и компресију услед високо-повратног померања клипова и клипњача, што доводи до нагомиланог оштећења од замора и евентуалног лома услед замора.

3. Корозиони прелом

Када завртњи раде у корозивним срединама, хемијска или електрохемијска корозија се јавља на основном материјалу, формирајући површинске дефекте као што су рђа и корозија у облику удубљења. Ови недостаци смањују ефективну површину лежаја и механичку чврстоћу вијака, што доводи до лома под нормалним радним оптерећењима. На површинама лома могу се уочити производи корозије као што су слојеви рђе и корозије.

Узроци прелома: Вијци који служе у влажним, сланим-спрскама или киселим{1}}базама корозивним срединама су склони квару на корозију, као што су конструкцијски челични објекти у близини мора и хемијска индустријска опрема. На пример, спојни вијци на бродским палубама су континуирано еродирани морском водом и сланим спрејом, што доводи до деградације материјала и ломљења корозије.

4. Лом корозије под напоном

Лом корозије под напоном односи се на крти лом који се јавља под комбинованим дејством константног затезног напона и специфичних корозивних медија. Пукотина расте споро у раној фази без очигледних симптома квара, а изненадни лом се дешава када пукотина достигне критичну величину. Површина лома представља двоструке карактеристике квара под напоном и оштећења од корозије.

Узроци прелома: Одређени материјали вијака могу створити и проширити прслине од корозије под напоном под ниским константним затезним напоном у специфичним корозивним срединама. Типичан случај је корозиони лом аустенитних вијака од нерђајућег челика у окружењима богатим хлоридима{1}}.

5. Лом крхкости водоником

Током производње или сервисирања, атоми водоника продиру и акумулирају се унутар материјала завртња, формирајући молекуле водоника који производе огроман унутрашњи притисак. Ово узрокује пуцање решетке и ширење микропукотина, што на крају доводи до кртог лома. Кртост водоником је типично крто оштећење које карактеришу равне површине лома и нема очигледне пластичне деформације.

Узроци прелома: Атоми водоника продиру у челичну матрицу током галванизације, киселог кисељења, фосфатирања и других процеса површинске обраде без адекватног третмана дехидрогенацијом.Челични вијци{0}}велике чврстоћесу веома осетљиви на водоничну кртост. Превелика концентрација водоничних јона у раствору за облагање и неквалификовани процеси дехидрогенације су главни изазивачи лома водоничног кртљења.

6. Прелом узрокован производним недостацима

Унутрашњи и површински дефекти настали током производње сировина и завртња представљају изворе концентрације напона. Под оптерећењем, напон нагло расте на позицијама дефекта, изазивајући иницирање пукотине и брзо ширење, што на крају доводи до лома. На површини лома могу се јасно уочити карактеристике оригиналног производног дефекта.

Узроци прелома: Дефекти сировог материјала као што су инклузије, порозност, шупљине скупљања и сегрегација; неправилна контрола процеса ковања, термичке обраде и стругања изазива напукнуће гашења, пукотине од брушења, трагове алата и огреботине.

ИИ. Три карактеристичне зоне лома преоптерећења вијка

1. Зона влакана

Положај: Налази се у центру површине лома, служи као иницијација пукотине и почетна зона ширења.

Морфолошке карактеристике: Површина је храпава и влакнаста са видљивом пластичном деформацијом и агрегацијом микропразнина, што је типична карактеристика дуктилног лома.

Механизам формирања: У почетној фази лома, материјал завртња подлеже пластичној реологији под затезањем. Микропразнине стварају, расту, агрегирају и повезују се да би формирале морфологију фиброзног прелома.

2. Зона зрачења

Положај: Налази се изван зоне влакана, што одговара фази брзог ширења пукотина.

Морфолошке карактеристике: Површина прелома је релативно равна са јасном радијалном или рибљом костом која се протеже ка споља од центра.

Механизам формирања: Када се почетна пукотина прошири до критичне величине, она улази у фазу брзог ширења. Озбиљна концентрација напона на врху пукотине изазива брзо трансгрануларно или интергрануларно кидање, формирајући радијалну морфологију прелома.

3. Зона смицања усана

Положај: Распоређен на крајњој ивици површине прелома, формиран у завршној фази прелома.

Морфолошке карактеристике: Површина је глатка и нагнута са типичним карактеристикама посмичног клизања, формирајући прстенасту посмичну усну, што је коначна карактеристика дуктилног лома.

Механизам формирања: У завршној фази лома, резидуални материјал клизи и цепа се дуж максималне равни смицања под великим напрезањем, производећи пластичну смичну деформацију и формирајући структуру смичућих усана.

ИИИ. Уобичајени положаји прелома преоптерећења вијка

1. Први зуб навоја близу површине лежаја матице

Оптерећења вијчаних спојева се углавном преносе кроз зупце навоја. Први зуб навоја у близини носиве површине матице носи највеће оптерећење и представља највећу концентрацију напрезања. То је најосетљивија позиција за прелом преоптерећења током-дуготрајне службе.

2. Корен навоја на прелазу између главе вијка и дршке

Корен навоја карактерише нагле геометријске промене и висок коефицијент концентрације напона. Са сложеним напонским стањима, постаје слаба тачка конструкције вијака и склон је ломовима под преоптерећењем и ударним оптерећењима.

3. Прелазна зона између глатке дршке и навоја

Нагле промене у-величини и структури попречног пресека на споју глатке дршке и пресека навоја изазивају очигледну концентрацију напона и неравномерну расподелу напона. Ова позиција лако ствара иницирање пукотине у условима преоптерећења и доводи до лома.

ИВ. Стања лома вијка под различитим облицима оптерећења

1. Лом под затезним напрезањем

Може се приметити типичан прелом чашице{0}}конуса и очигледно укупно издуживање и деформација врата. За вијке високе{2}}жилавости под затезним преоптерећењем, крајњи део лома формира угао смицања од приближно 45 степени са осом завртња, што припада типичном дуктилном прелому преоптерећења, који се углавном јавља на положају слабог корена навоја.

2. Лом под ударним напрезањем и моментом савијања

На површини прелома уочавају се радијалне текстуре и посмичне усне, док су посмичне усне некомплетне и неравномерно распоређене без пуног прстенастог облика. Прелом представља мању пластичну деформацију и очигледне карактеристике кртости, углавном узроковане тренутним ударним и савијањем.

3. Лом под комбинованим торзијским и затезним напоном

Под комбинованим торзионим и затезним оптерећењем, површина лома показује очигледне вртложне торзионе текстуре, као и морфологију у облику полумесеца или лепеза{0}}. Изразито изобличење и померање лома настају релативним клизањем и кидањем материјала дуж равни смицања под торзионом смичном силом.