PEM Šroub Manufacturers

Jak se mění výkon šroubů při různých teplotách?

Výkonové změny šroubů při různých teplotách jsou ovlivněny především jejich materiálovými vlastnostmi a teplotním rozsahem. Zde je několik klíčových bodů o změnách výkonu šroubů při různých teplotách:

Vlastnosti při nízkých teplotách: Šrouby mohou zkřehnout v prostředí s nízkou teplotou, což má za následek sníženou rázovou houževnatost a plasticitu. Například výkon uhlíkových a legovaných ocelí je ovlivněn při teplotách pod -50 °C.
Výkon při vysoké teplotě: S rostoucí teplotou obvykle klesá pevnost šroubů. Kovové materiály jsou totiž náchylné k tečení a relaxaci napětí při vysokých teplotách, což má za následek snížení síly předpětí.
Účinek tepelného zpracování: Pro vysokou pevnost šrouby , jako jsou vysokopevnostní šrouby z oceli 42CrMo, úprava parametrů procesu tepelného zpracování (jako je uhlíkový potenciál, koncentrace ve vodě rozpustného kalícího činidla během kalení a chlazení a teplota popouštění) může zlepšit jeho celkový výkon v konkrétním prostředí použití.
Efekt pokovování: Povlak šroubu může také ovlivnit jeho výkon při různých teplotách. Například pozinkované šrouby fungují lépe pod 230 °C, zatímco poniklované šrouby lze použít při vyšších teplotách, s horní hranicí asi 590 °C.
Šrouby z nerezové oceli: Vzhledem ke složení slitiny mají šrouby z nerezové oceli obecně širší rozsah provozních teplot, přibližně mezi -120 °C a 320 °C.
Speciální materiály: Pro aplikace při vyšších teplotách mohou být vyžadovány speciální slitinové materiály, jako je Inconel a superslitiny na bázi niklu, které si udrží výkon při vyšších teplotách.
Výkonnostní třída: Výkonnostní třída šroubu, jako je 8,8, 10,9 atd., také udává jeho výkon při různých teplotách. Vyšší výkonnostní třída obecně znamená, že šroub snese vyšší provozní teploty.
Koeficient tepelné roztažnosti: Změny teploty mohou také způsobit rozdíly v koeficientu tepelné roztažnosti mezi šrouby a spoji, což může ovlivnit upínací sílu a stabilitu spoje.
Požární odolnost: Při výstavbě ocelových konstrukcí je důležitým hlediskem také požární odolnost šroubů z nerezové oceli a její mechanické vlastnosti při vysokých teplotách jsou rozhodující pro bezpečnost konstrukce.

Při navrhování a výběru šroubů je třeba vzít v úvahu teplotní rozsah jejich pracovního prostředí, aby bylo zajištěno, že šrouby mohou při této teplotě správně pracovat a zachovat požadované mechanické vlastnosti. Překročení rozsahu provozní teploty šroubu může způsobit selhání připojení nebo jiné bezpečnostní problémy.

Proč šrouby podléhají uvolnění napětí při vysokých teplotách?

Důvod, proč šrouby podstupují relaxaci napětí při vysokých teplotách, souvisí s fyzikálními vlastnostmi a termomechanickým chováním materiálu. Níže je uvedeno několik klíčových faktorů, které způsobují uvolnění napětí ve šroubech při vysokých teplotách:

Efekt tečení: V prostředí s vysokou teplotou, dokonce i při působení trvalého napětí pod mezí kluzu, bude kov podléhat pomalé plastické deformaci. Tento jev se nazývá tečení. Creep způsobuje, že se materiál šroubu méně natahuje, čímž se snižuje síla předpětí.
Časová závislost: Relaxace napětí je časově závislý jev, při kterém napětí ve šroubu v průběhu času postupně klesá, a to i při stálém namáhání.
Vliv teploty: Rychlost relaxace napětí kovu se zvyšuje s teplotou. Při vysokých teplotách se mobilita atomů zvyšuje, což zvyšuje pravděpodobnost výskytu dislokačního pohybu, což má za následek zrychlenou relaxaci stresu.
Proces tepelné aktivace: Vysoká teplota poskytuje potřebnou tepelnou energii, umožňuje dislokacím v kovu překonat překážky, podporuje plastickou deformaci a vede tak k relaxaci napětí.
Oxidace a koroze: Při vysokých teplotách mohou mít oxidační a korozní procesy také negativní dopad na výkon šroubů, což má za následek snížení pevnosti a tuhosti materiálu.
Proces tepelného zpracování: Proces tepelného zpracování šrouby má významný vliv na jejich vysokoteplotní výkon. Správné tepelné zpracování může zlepšit odolnost šroubů vůči relaxaci napětí, ale také to může vést ke zvýšení nákladů.
Složení slitiny materiálu: Složení slitiny materiálu šroubu je rozhodující pro jeho výkon při vysokých teplotách. Některé legující prvky mohou zlepšit odolnost vůči relaxaci napětí, ale mohou zvýšit náklady na materiál.
Doporučení normy ISO: Norma ISO 898-1 uvádí, že v aplikacích mezi 150 °C a 300 °C se uživatelům doporučuje konzultovat výběr vhodných materiálů a provedení šroubů se zkušeným metalurgem spojovacího materiálu.
Vysokoteplotní slitiny a nerezové oceli: Pro vysokoteplotní aplikace se často používají specializované vysokoteplotní slitiny a nerezové materiály, které jsou navrženy tak, aby si zachovaly své mechanické vlastnosti při vysokých teplotách.
Uvolnění napětí a provozní teplota: Míra uvolnění napětí závisí nejen na provozní teplotě, ale také na době provozu při dané teplotě. Postupem času se napětí a předpětí sníží, což může způsobit selhání připojení.

Pochopení těchto faktorů vám může pomoci zvážit dopad vysokoteplotních provozních prostředí na jejich výkon při navrhování a výběru šroubů, abyste zajistili spolehlivost a bezpečnost vašich spojů.