螺栓断裂
断裂螺栓取出技巧方法

断裂螺栓取出技巧方法断裂螺栓是指在使用过程中由于应力过大或其他原因导致螺栓发生断裂的现象。
断裂螺栓的存在不仅给生产和使用带来了困扰,还可能对设备和人员安全造成威胁。
因此,掌握断裂螺栓取出的技巧方法对于维护设备和保障安全至关重要。
一、了解螺栓断裂的原因在进行断裂螺栓取出之前,首先需要了解螺栓断裂的原因。
螺栓断裂的原因可能有很多,如应力集中、材料缺陷、过度紧固等。
对于不同的断裂原因,采取的取出方法也会有所不同。
二、选择适当的工具和设备在取出断裂螺栓之前,需要准备一些适当的工具和设备。
常用的工具包括扳手、钳子、锤子、电动工具等。
根据具体情况选择合适的工具,以确保取出过程的顺利进行。
三、采取适当的取出方法1. 扭转取出法扭转取出法是最常用的方法之一。
首先用扳手或其他工具反方向扭转螺栓,尝试将其取出。
如果螺栓松动,可以继续用手扭转取出。
如果螺栓仍然无法取出,可以尝试用锤子轻轻敲击螺栓,增加其松动程度。
如果螺栓断裂部分露出,可以使用钳子将其取出。
2. 钻孔取出法钻孔取出法适用于断裂螺栓无法通过扭转取出的情况。
首先使用钻头在螺栓上钻孔,直到钻头穿透螺栓。
然后使用合适的螺纹刀具将螺栓取出。
需要注意的是,在钻孔时要注意控制钻头的深度,避免损坏其他部件。
3. 热力取出法热力取出法适用于断裂螺栓与被固定部件之间存在较大的膨胀差异时。
首先使用火焰枪或其他加热工具对螺栓进行加热,使其膨胀。
然后使用扳手或其他工具进行取出。
需要注意的是,在加热时要避免过度加热,以免引起其他问题。
4. 气动取出法气动取出法适用于断裂螺栓较为困难且无法通过其他方法取出的情况。
首先使用气动工具将螺栓周围的松动物质清除干净。
然后使用气动工具对螺栓进行冲击,以震动其松动。
最后使用扳手或其他工具将螺栓取出。
四、注意安全事项在进行断裂螺栓取出时,需要严格遵守安全操作规程,确保操作人员的安全。
需要戴上适当的防护装备,如手套、护目镜等。
在使用电动工具时,要注意电源是否正常,以免发生意外。
螺栓断裂分析报告

螺栓断裂分析报告1. 引言螺栓是一种常见的连接元件,广泛应用于工程领域。
然而,在使用过程中,螺栓的断裂可能会导致严重的安全事故和设备损坏。
因此,对螺栓的断裂原因进行分析非常重要。
本文将介绍螺栓断裂的分析步骤,以帮助读者更好地了解螺栓断裂的原因,并提供相应的解决方案。
2. 分析步骤螺栓断裂分析通常可以按照以下步骤进行:2.1 收集断裂螺栓样本首先,需要收集断裂的螺栓样本。
这些样本应来自不同的工程项目,并涵盖不同的工作条件。
收集足够数量的样本有助于得出准确的结论。
2.2 观察断口形貌通过对断裂螺栓的断口形貌进行观察可以初步判断断裂的原因。
断口形貌可以分为韧性断口、脆性断口等。
韧性断口常常表明螺栓断裂是由于受到超负荷载荷所致,而脆性断口则意味着存在其他问题。
2.3 进行金相分析金相分析是一种常用的分析方法,通过对螺栓样本进行金相薄片制备和观察,可以获得螺栓的组织结构信息。
通过金相分析,可以检测到螺栓材料中的缺陷、夹杂物、氧化层等问题。
2.4 进行力学性能测试力学性能测试是评估螺栓质量的重要手段。
通过对螺栓样本进行拉伸试验、硬度测试等,可以了解螺栓的强度、韧性等性能参数。
与标准数值进行对比,可以判断螺栓是否达到设计要求。
2.5 考虑工况因素分析断裂螺栓时,还需要考虑螺栓所处的工作条件。
例如,工作温度、湿度、振动等因素都可能对螺栓的性能产生影响。
通过分析工况因素,可以找到与断裂相关的潜在问题。
2.6 结果分析与解决方案综合以上分析结果,可以得出螺栓断裂的原因。
根据不同的原因,提出相应的解决方案。
例如,如果断裂原因是由于材料质量问题,可以优化材料制备过程;如果是由于超负荷导致断裂,则需要对工作负荷进行合理评估等。
3. 结论螺栓断裂分析是一项复杂的工作,需要综合考虑多个因素。
通过对断裂螺栓样本的观察、金相分析、力学性能测试以及考虑工况因素,可以准确判断螺栓断裂的原因,并提出相应的解决方案。
对螺栓断裂问题的分析与解决不仅可以提高工程项目的安全性,还能为相关领域的研究提供参考。
螺栓断裂原因及处理方案

某项目现场变桨轴承与轮毂连接螺栓发生多台次断裂,且螺栓为同一批次。
螺栓断裂原因:断裂螺栓心部硬度明显偏低,不符合订货技术要求;在 金相显微镜下,发现心部为回火索氏体和大量残余奥氏体,属于螺栓质 量问题。
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
No. 13
金风科技
螺栓断裂原因:机组运行时,螺栓应力幅值过大,现场更换螺栓时未按 要求进行“十”字交叉紧固,造成法兰面间存在间隙。
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
No. 9
金风科技
3、螺栓断裂原因及案例分析
案例二
某项目现场叶片与轮毂连接螺栓频繁发生断裂,现场检查时发现该位置螺 栓有松动迹象。
杂、间隙等。 5) 登机检查时注意断裂螺栓位置法兰与螺杆是否存在干涉的情况。 6) 关注同批次多颗螺栓断裂的问题。
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
No. 8
金风科技
3、螺栓断裂原因及案例分析
案例一
某项目现场偏航轴承与底座连接螺栓频繁发生断裂,现场检查时发现偏航 轴承与底座连接面有渗油情况。
4、处理螺栓断裂的几种方法
1) 如果空间足够可以将螺栓改成双头螺柱。 2) 使用加厚垫圈,将原有连接螺栓加长。 3) 采用特质的受拉螺母结构。 4) 如果确定是螺栓强度不够,可以使用强度更高的螺栓。 5) 对机组进行应力幅或载荷测试,找到螺栓断裂的真正原因,再进行处理。
3/17/2015
Mechanical Laod test
螺栓断裂原因及处理方案
目录
1、螺栓连接受力形式及预紧力分析 2、螺栓断裂分析注意事项 3、螺栓断裂原因及案例分析 4、处理螺栓断裂的几种方法
螺栓从根部断裂的原因

螺栓从根部断裂的原因
螺栓从根部断裂的原因有多种,以下是其中的一些常见原因:
1. 过度紧固:螺栓在安装过程中过度紧固,会导致螺栓的应力超过其承受极限,从而导致螺栓从根部断裂。
2. 疲劳断裂:螺栓在长期使用过程中,由于受到重复的载荷作用,会逐渐产生微小的裂纹,当这些裂纹达到一定程度时,就会导致螺栓从根部断裂。
3. 材料缺陷:螺栓的制造过程中可能存在材料缺陷,如夹杂、气孔等,这些缺陷会导致螺栓的强度降低,从而容易发生从根部断裂的情况。
4. 热膨胀:在高温环境下,螺栓由于热膨胀的原因,会受到额外的应力,从而导致从根部断裂。
5. 腐蚀:螺栓在潮湿、腐蚀的环境中使用,会导致其表面产生腐蚀,从而降低其强度,容易发生从根部断裂的情况。
为了避免螺栓从根部断裂,需要注意以下几点:
1. 在安装螺栓时,不要过度紧固,应该根据设计要求和实际情况确定适当的紧
固力。
2. 定期检查螺栓的状态,如有发现裂纹、变形等情况,应及时更换。
3. 在高温环境下使用螺栓时,应选择能够承受高温的材料。
4. 在潮湿、腐蚀的环境中使用螺栓时,应选择具有抗腐蚀性能的材料,并采取防腐措施。
5. 在制造螺栓时,应注意材料的质量,避免出现材料缺陷。
紧固件螺栓断裂常见原因分析

紧固件螺栓断裂的原因有多种多样,归纳来说,一般螺栓的损坏由应力因数、疲劳、腐蚀和氢脆等原因形成。
1、应力因数超过常规应力(超应力)由剪切、拉伸、弯曲和压缩中的任一个或其组合而产生。
大多数设计人员首先考虑的是拉伸负荷、预紧力和附加实用载荷的组合。
预紧力基本是内部的和静态的,它使接合组件受压。
实用载荷是外部的,--般是施加在紧固件上的循环(往复)力。
拉伸负荷试图将接合组件抗开。
当这些负荷超过螺栓的屈服极限时,螺栓从弹性变形变为塑性区,导致螺栓永久变形,因此在外部负荷除去时不能再恢复原先的状态。
类似原因,如果螺栓上的外负荷超过其极限抗拉强度,螺栓将断裂。
螺栓拧紧是靠预紧力扭转得来的。
在安装时,过量的扭矩导致超扭矩,同时也使紧固件受到了超应力而降低了紧固件的轴向抗拉强度,即在连续扭转的螺栓与直接受张力拉伸的相同螺栓相比,屈服值比较低。
这样,螺栓有可能在不到相应标准的最小抗拉强度时就出现屈服。
扭转力矩大可以使螺栓预紧力增大.使接合松弛相应减少。
为了增加锁紧力,预紧力一般采取上限。
这样,除非屈服强度和极限抗拉强度之间差异数目很小,一般螺栓不会因扭转而出现屈服现象。
剪切负荷对螺栓纵轴方向施加一个垂直的力。
剪切应力分为单剪应力和双剪应力。
从经验数据来讲,极限单剪应力大约是极限抗拉应力的65%。
许多设计人员优选剪切负荷,因为它利用了螺栓的抗拉和抗剪强度,它主要起类似销钉的作用,使受剪切的紧固件形成相对简单的联接.缺点是剪切联接使用范围小而且剪切联接不能经常使用,因其要求更多的材料和空间。
我们]知道,材料的组成成分和精度也起一定的决定性。
但是,将抗拉应力转换成剪切负荷的材料数据往往却是得不到的。
紧固件预紧力影响剪切联接的整体性。
预紧力越低,在与螺栓接触时接合层越易滑动。
剪切负荷能力通过乘以橫平面数计算(一个剪切平面通称单剪,两个剪切平面通称双剪),这些平面应该是无螺纹螺栓的横截面。
我们不提倡设计通过螺纹的剪切,因为紧固件的剪切强度可在横截面变化时被应力集中克服。
螺栓断裂分析报告

螺栓断裂分析报告一、引言螺栓是一种常见的连接元件,在机械设备和结构工程中得到广泛应用。
然而,螺栓在使用中可能会发生断裂,给机械设备和结构的安全运行带来隐患。
本报告旨在对螺栓断裂进行分析,并提供解决方案,以确保设备和结构的安全性。
二、螺栓断裂原因分析1.质量问题:螺栓断裂可能是由于螺栓本身存在质量问题所致,如材料强度不符合标准、制造工艺不良等。
为此,应关注螺栓的采购渠道和制造工艺,并严格按照相关标准进行选择和检测。
3.腐蚀问题:腐蚀是导致螺栓断裂的常见原因之一、在潮湿、酸性或碱性环境中,螺栓易受到腐蚀,使其材料的强度降低。
因此,在腐蚀环境中应选择抗腐蚀性能良好的螺栓材料,并进行定期维护保养。
4.紧固力不均匀:不正确的紧固力分布可能导致螺栓在负载过程中承受不均匀的力,从而引发断裂。
在安装过程中,应根据设备或结构的要求,采用正确的紧固力分布方案,并进行定期检查和调整。
三、螺栓断裂的解决方案1.优化选材:根据设备或结构的负荷、工作环境等要求,选择合适的螺栓材料。
关注材料的强度、韧性、抗腐蚀性等指标,并遵循标准进行选材。
2.合理设计螺栓连接:根据实际负荷情况和工作要求,合理选用螺栓的规格、数量和布置方式,并确保紧固力的均匀分布。
在设计过程中,可以借助有限元分析等工具来验证螺栓连接的安全性。
3.定期检查和维护:对于暴露在恶劣环境中的螺栓,应定期进行检查和维护,特别是针对腐蚀环境。
清洁螺栓表面,涂覆抗腐蚀涂层,必要时更换受损螺栓,以延长其使用寿命。
4.强化管理和培训:通过建立规范的螺栓管理制度和培训机制,提高操作人员的专业水平,加强螺栓使用和维护的知识宣传,以减少螺栓断裂的发生。
四、结论螺栓断裂是机械设备和结构工程中常见的问题,但可以通过合理选材、优化设计、定期维护和加强管理来减少其发生。
对于已经断裂的螺栓,应及时进行更换,并对其断裂原因进行调查分析,以避免类似问题再次发生。
通过以上措施的综合应用,能够提高螺栓连接的安全性和可靠性,保证设备和结构的正常运行。
螺栓断裂(1)

螺栓断裂简介螺栓断裂是指螺栓在受力过程中发生断裂现象。
螺栓作为连接紧固件,广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域。
螺栓的断裂可能给设备带来严重的损坏甚至危险。
本文将从螺栓断裂的原因、检测方法以及预防措施等方面进行介绍和讨论。
原因螺栓断裂原因众多,主要可以归纳为以下几个方面:1. 载荷过大过大的载荷是螺栓断裂的主要原因之一。
当设备在运行过程中受到超过螺栓所能承受的最大载荷时,螺栓很容易发生断裂。
此外,载荷过大还会导致螺栓的拉伸和应力集中,加剧了螺栓断裂的风险。
2. 过紧或过松的紧固力过紧或过松的紧固力都会导致螺栓断裂。
当螺栓被过紧固定时,可能会导致螺栓超载断裂。
而过松的紧固力则会导致螺栓在运行过程中受到额外的振动和冲击,增加了螺栓断裂的风险。
3. 材料质量问题螺栓的材料质量也是导致螺栓断裂的重要原因之一。
如果螺栓的材料存在缺陷或者不符合标准,就会导致螺栓在承受载荷时出现断裂。
此外,螺栓的表面处理以及生产工艺等也会影响螺栓的断裂强度。
4. 腐蚀和疲劳腐蚀和疲劳也是导致螺栓断裂的常见原因。
腐蚀会降低螺栓的强度和韧性,增加螺栓断裂的风险。
而疲劳则是由于螺栓长时间受到交替载荷作用,导致螺栓产生裂纹并最终断裂。
检测方法及早检测螺栓断裂的迹象对于设备的安全运行至关重要。
以下是一些常用的螺栓断裂检测方法:1. 目视检查目视检查是最简单直接的螺栓断裂检测方法之一。
通过观察螺栓的外观是否有明显的破裂或变形,可以初步判断螺栓是否存在断裂的风险。
2. 超声波检测超声波检测是一种非破坏性检测技术,可以用于检测螺栓内部的裂纹和缺陷。
通过将超声波传感器放置在螺栓上,可以探测到螺栓内部的声波反射情况,从而判断螺栓是否存在断裂的问题。
3. 磁粉检测磁粉检测是一种常用的金属表面检测方法,也可以用于螺栓的断裂检测。
通过在螺栓表面涂覆磁粉,并施加磁场,可以发现螺栓表面的裂纹和缺陷。
4. 强度测试通过对螺栓的强度进行测试,可以评估螺栓的是否存在断裂的风险。
螺栓拧紧过程断裂原因

螺栓拧紧过程断裂原因
螺栓在拧紧过程中断裂的原因可能有多种,下面我会从多个角
度来解释。
首先,螺栓拧紧过程中断裂的原因可能与螺栓本身的质量有关。
如果螺栓的材料质量不佳,或者存在制造缺陷,那么在受到一定的
拉力或扭矩时就容易发生断裂。
此外,螺栓的表面处理也可能影响
其耐久性,例如表面的氧化、腐蚀等问题都可能导致螺栓在拧紧过
程中断裂。
其次,螺栓拧紧过程中断裂的原因还可能与拧紧力的控制不当
有关。
如果在拧紧螺栓时施加的力或扭矩超过了螺栓所能承受的极限,就容易导致螺栓断裂。
这可能是由于操作人员对于螺栓拧紧规
范的不了解或者操作不当所致。
此外,安装环境和条件也可能对螺栓的断裂起到影响。
例如,
如果螺栓在高温、高压或者腐蚀性环境下使用,就容易导致螺栓材
料的疲劳、腐蚀等问题,从而加速螺栓断裂的过程。
最后,螺栓拧紧过程中断裂的原因还可能与设计安装的不合理
有关。
如果在设计中没有考虑到螺栓的受力情况、安装环境等因素,就容易导致螺栓在使用过程中断裂。
综上所述,螺栓在拧紧过程中断裂的原因可能涉及材料质量、
拧紧力控制、安装环境和设计等多个方面。
为了避免螺栓断裂,需
要在选择螺栓时注意质量,合理控制拧紧力,考虑安装环境,并在
设计中充分考虑螺栓的使用情况。
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螺栓断裂原因分析2010/10/28 17:22:07螺栓断裂分析的方法及程序在紧固件的失效分析中,螺栓的失效最多、也最为常见,而螺栓的断裂失效则占螺栓失效的80%左右,严重威胁着整个构件的安全。
因此,我们有必要、也必须对断裂螺栓进行分析。
由于螺栓的结构、形状和受力形式比较复杂,且在材料、工艺和使用状况等因素的影响下,经常发生各种形式的断裂失效。
由于螺栓种类多、用量大,普遍采用冷变形制造工艺,并依据各种不同性能要求而采用不同钢材和热处理工艺,同时进行严格的材料和工艺检查。
尽管如此,往往由于工艺管理和控制不善,构成了批量或频次较高的断裂失效,经常影响着正常生产和使用。
下面我们就谈谈紧固件断裂失效分析的方法。
紧固件断裂失效分析的方法一、系统方法系统方法,又称相关性方法,就是把失效分析类型、失效方式、断口特征形貌、工作条件、材质情况、制造工艺水平和过程、使用和维护情况等放在一个研究系统中,从总体上予以考虑的方法。
寻找失效原因应从设计、材质、制造、使用、维护等相关方面去考虑,并据此进行测试和分析,找出失效原因。
本方法的特点是:从一般到个别,从普遍到特殊,从单项分析到综合联系上找原因。
这就是尽可能地收集与全局有关的资料和测试信息,从而确定分析系统的范围。
该方法主要针对失效原因复杂的断裂螺栓。
二、抓主要矛盾方法在紧固件失效分析时要抓住失效中起主要作用的因素。
如在断裂失效中就一定要对断裂源、断裂形状及导致断裂的因素重点分析和研究。
这也是我们螺栓断裂失效分析中最常用的方法。
举例来说,当一个螺栓断裂件送到我们手上,我们发现该螺栓的支撑面的装配痕迹不对称(就是说一边有明显的装配痕迹而一边没有或者两边装配痕迹相差很大)。
我们都知道:力是造成痕迹的唯一原因,接下来我们就应对这一应力进行重点分析。
三、比较方法选择一个同批次,同服役状态而没有失效的螺栓与断裂螺栓一一对比,然后进行分析比较,从中找出差异,寻找出引起失效的原因。
该方法多用于尺寸精度的比较,如在内六角螺栓中,内六角偏斜,导致头杆不同心,引起掉头等!四、历史方法历史方法是根据同样螺栓、同样工作条件,在过去表现的情况和变化规律,来判断现在失效的可能原因。
所以历史方法是客观的依据。
它主要依赖过去的失效资料的积累,并运用归纳法和演绎法进行分析。
这种方法非常重要,往往会引起工艺的改进。
举例来说,本公司生产的外六角螺栓,去年以前均存在掉头现象(几乎每批次均有,为数极少),而又分析不出具体原因,只知道个别螺栓头杆结合部存在强度不足,因此总结以前的教训,将R角增大,结果从去年以来,该螺栓再没掉头。
五、逻辑方法它是根据背景资料(设计、材料和制造情况)和失效现场调查材料以及分析、测试获得的信息,进行分析、比较、综合、归纳和概括,作出判断和推论,得出可能的失效原因。
该方法是最常用,也是最直接的分析方法。
螺栓断裂分析的基本程序以上就是螺栓断裂分析的基本方法,看起来并不是很难,但真正运用起来,对症下药,却是很不容易。
下面我们就来谈谈螺栓断裂分析的基本程序。
当断裂螺栓送到我们手中,我们首先要做的是追溯该紧固件,包括制造日期、零件、名称、零件图纸、发货日期等,以确定该断件是否为本公司制造。
接下来我们应该了解失效现场(包括断裂时间、地点、经过以及向有关工作人员询问断件的装配、服役和失效的情景等)。
紧跟着就是对断裂件的测试和分析,它包括以下几方面的内容:一、宏观观察宏观观察就是对断裂件进行直观检测(或用小于10X的放大镜观察)。
以便能发现必须研究的问题;如发现断件表面伤痕严重,就应该从受力方面分析以及校对断件的尺寸是否符合设计要求。
如发现断件粘有异物,应着手对异物进行分析,看是否是异物导致的失效。
举例来说,去年本公司生产的M8X18内六角螺栓在客户装配线上断裂,将整个装配体锯开,发现螺牙内充满异物,究其原因是涂胶过多,装配中咬死拧断。
二、断口分析首先,我们看看螺栓中常见缺陷的断口特征:1.萘状断口这种螺栓断口在宏观上呈较平坦的粗晶断口。
用掠入光照射时,由于各个晶面具有不同的反光能力,因而闪烁着象结晶萘一般的光泽,故称之为萘状断口。
形成这种断口的主要原因跟过热或粗晶粒有关,而大多数是因为原材料带来的缺陷。
当然,后续热处理中由于热处理温度过高导致晶粒长大,也会出现这种断口。
如自功钉由于渗碳淬火时温度过高或保温时间太长导致晶粒长大,拧断后的脆性断口就是典型的萘状断口。
2.瓷状断口宏观上呈亮灰色,有较微弱的金属光泽,似打碎的瓷器断口。
出现这种断口往往是因为硬度太高,如淬火螺栓的冲击断口就是典型的瓷状断口。
3.石状断口宏观上呈浅灰色、无金属光泽的碎石块状粗晶组织。
微观上呈沿晶粒韧性断裂,晶界面上有MnS表决权杂析出。
该种断口出现在严重过热以至过烧螺栓中。
如红锻螺栓由于终锻温度过高,脆断后可能出现这种断口!4.夹杂断口肉眼观察断口能见到与金属颜色相异的物质,以各种不规则形状分布,其区域实际有大量的金属或异金属夹杂,该断口一般呈现脆性断裂。
如固定汽车减震弹簧钢板的U形螺栓由于MnS夹杂而脆断。
5.螺栓在静拉伸应力下的断口形貌接着,我们就来看螺栓在单纯应力下的断口。
说到断口,我们不得不提到断口的三要素:纤维区、放射区和剪切唇。
1)纤维氏在静拉伸应力下,该区一般位于断口的中央,呈粗糙的纤维状。
纤维区宏观平面与拉伸应力轴相垂直,裂纹核心在该区形成。
种纤维状特征是由于显微空穴的形成和长大在断口上留下的友观形态。
对于高强度螺栓,其纤维区还具有一种圆环状花样特征,这是一种环形剪切脊。
在环形花样的中央或靠近中央处,有一个或几个锥形坑,象“火山口”那样,它既为裂纹起处。
实验证明,“火山上”总有夹杂物存在。
对于带缺口的螺栓断口,裂纹直接在缺口或缺口附近产生,此时纤维区不再在断口中央,而沿圆周分布,裂纹将由表面向内部扩展。
2)放射区紧接着纤维区的第二个区域是放射区。
纤维区是裂纹缓慢扩展的标志,而放射区则是裂纹快速扩展的表征。
每根放射条称为放射元,放射方向与裂纹扩展方向一致。
根据放射花样的形貌,可分为“放射纤维”和“放射剪切”两种。
“放射纤维”的放射元呈纤维状,一般很直,无论裂纹源是否在断口中央或放射花样是否粗大,都不会使“放射纤维”弯曲。
“放射剪切”花样是一种典型的剪切脊,其宏观形貌似菊花状。
每一条放射剪切元的顶峰,有纵向隙裂,这可能是由作用在隙裂面上的拉应力所造成。
通常隙裂面上存在有较多夹杂物和缺陷。
3)剪切唇断裂过程的最后阶段形成剪切唇。
剪切唇表面光滑,与拉应力成45°角,是一种典型的切断形断口。
按断裂学的观点,它是在平面应力条件下发生的不稳定断裂。
剪切唇常与放射区相毗邻。
对于韧性好的螺栓,可出现纤维区直接与剪切唇相连接的特征。
螺栓的形状、尺寸、热处理状态以及加载速度、受力状态对断口三个区均有影响。
但一般来说,螺栓的强度越高,则放射区比例越大,螺栓的脆性也越大;如果纤维区和剪面积越大,则螺栓的韧性越好。
因此在分析研究时,可根据这三个区形态及在断口所占的比例粗略地评价螺栓的性能,这在实际分析中也是有用的。
此外加载速度增大或有三向应力状态存在时都会使断口放射区有增大趋势。
6.螺栓在冲击应力下的断口形貌在冲击断口中也同样会出现那三个区域。
一般情况下,在受力点先形成纤维区,然后是放射区和剪切唇。
若螺栓塑性很好,则放射区完全消失,整个截面上只有纤维区及剪切唇。
7.螺栓在交变应力下的断口形貌疲劳断裂在断裂失效中所占的比例很大,所以对疲劳断口的研究十分重要。
大多数螺栓疲劳断裂是在交变应力下低于螺栓的疲劳极限情况下发生,形成所谓的低力高周次疲劳。
典型的疲劳断口一般也有三个区,即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区。
1)疲劳源区用肉眼和放大镜就能大致判断疲劳源的位置。
疲劳源是疲劳破坏的起点,它常常发生在表面,如带孔螺栓的孔、凹槽、尖角、加工刀痕等宏观应力集中的部位。
但有时也发生在内部,如脆性夹杂物、缩孔处。
疲劳源数目有时不止一个,而有两个甚至两个以上。
当螺栓表面有严重的缺口应力集中时,腐蚀疲劳和低周疲劳的断口上常为多疲劳源。
2)疲劳扩展区这是疲劳断口上最重要的特征区域,在此区域上常有疲劳断裂独特的宏观标志,这些条纹目前应用各种名称来描述它,如贝纹状、蛤壳状、海滩波纹状等。
贝纹状的推进线标志着螺栓震动或停止时,疲劳裂纹扩展过程中所留下的痕迹。
通常认为这些贝纹线的形成与裂纹受阻而暂时停歇或构件运转时外载荷变化有关,贝纹线一般从疲劳源开始,向四周推进呈弧线形线条,垂直于裂纹扩展方向。
在实验室作恒应力或恒应变试验时,断口一般无贝纹线特征,此时疲劳断口表面由于多次反复压缩而摩擦,使该区变得光滑,呈细晶状,有时甚至光洁得象瓷状结构。
对于低周疲劳断口也观察不到这种贝纹状推进线。
若仔细观察疲劳断口,可以看到在疲劳源的周围,存在着一个非常光洁、细洁、贝纹线不明显的狭小区域,这是由于疲劳裂纹源在该区扩展速度很慢及裂纹反复张开和闭合而使断口磨光的缘故。
尽管这个区域从本质上看,应属于疲劳扩展区,但常习惯于称它为“疲劳源区”。
此外在此区域,还常看到以疲劳源区为中心向四周辐射的放射状台阶,这说明疲劳裂纹不是简单的一个宏观平面,而是沿着一系列具有高度差的宏观平面向周围扩散。
此外,在疲劳扩展区,除贝纹线外,有时也可看到二次台阶条纹,这些台阶是由于裂纹扩展到后期,裂纹不断生长,有效截面不断减少,有效应力不断增加,裂纹扩展速度提高,此时往往有因撕裂螺栓而造成的台阶。
为区别由于应力集中引起的一次台阶而称之为二次台阶。
3)瞬时破断区瞬时破断区(或称最终破断区,过载破断区)是疲劳裂纹达到临界尺寸后发生的快速破断,它的特征与静拉伸断口中快速破坏的放射区及剪切唇相同,但有时仅出现剪切唇而无放射区。
对于非常脆的螺栓,此区为结晶状的脆性断口。
8.螺栓的应力腐蚀和氢脆断口的宏观形貌应力腐蚀的裂纹源常产生于螺栓的表面,断口的裂纹源及亚临界扩展区因介质的腐蚀作用而呈黑色或灰黑色。
黑色区域为裂纹源及亚临界扩展区。
氢脆也是应力腐蚀的一种形式,它是由于外界环境中氢侵入螺栓,在螺栓装配后一段时间发生的。
如酸洗、电镀等作用下引起的氢使晶界脆化,形成延晶断裂,其断口有放射状或结晶状等脆性特征。
三、确定断裂源了解了螺栓在各应力下的断口形貌,接下来就是怎样确定断裂源。
因为断裂源是螺栓中性能最为薄弱或所受应力最集中的地方,它记载了该螺栓从原材料到成品过程中可能存在的缺陷,以及该螺栓在装配和服役方面的信息。
通过对断裂源的分析,得出断裂的真正原因。
一般来说,可以用以下几个方法来确定断裂源:1.对于螺栓来说超负荷引起的断口,其纤维区就是断裂源所在的位置。
具有圆环脊状花样的纤维区,其裂纹源总是在最内层的“火山口”处。
2.对于脆性断口可利用断口上的“放射状”或“人字纹”的汇集处寻找断裂源。