यांत्रिक उपकरण और इस्पात संरचनाएं विभिन्न घटकों से इकट्ठी की जाती हैं, जिनमें से अधिकांश थ्रेडेड फास्टनरों द्वारा निश्चित रूप से जुड़े होते हैं। थ्रेडेड फास्टनरों की विफलता सीधे उपकरण की खराबी का कारण बनती है। गंभीर मामलों में, यह उपकरण बंद होने, संरचनात्मक पतन और यहां तक ​​कि व्यक्तिगत चोट दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है।

फास्टनर विफलता की उच्च आवृत्ति और गंभीर खतरों को देखते हुए, तकनीशियनों को प्रेरक कारकों का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करने और फास्टनिंग विफलताओं को मूल रूप से खत्म करने के लिए लक्षित सुधार और रोकथाम के उपाय तैयार करने की आवश्यकता है।

फास्टनर विफलताओं को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है। पहली श्रेणी बोल्ट फ्रैक्चर विफलता है, जो जुड़ी हुई संरचनाओं को तुरंत अलग कर देती है और आमतौर पर गंभीर उपकरण दोष और सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण बनती है। दूसरी श्रेणी में धागे की जोड़ी को ढीला करना और धागे का फिसलना शामिल हैबोल्ट या नट, जो जुड़े भागों के बीच छोटे सापेक्ष विस्थापन पैदा करता है और आंशिक उपकरण की खराबी और संचालन सटीकता को कम करता है।

फास्टनर की विफलता एक प्रगतिशील प्रक्रिया है। समय पर उपचार के बिना मामूली ढीलापन खराब होता रहेगा और अंततः बोल्ट और नट पूरी तरह से अलग हो जाएंगे, जिससे बड़ी सुरक्षा दुर्घटनाएं हो सकती हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, अधिकांश कर्मी यह गलत समझते हैं कि बोल्ट फ्रैक्चर पूरी तरह से सामग्री दोषों और खराब नट गुणवत्ता के कारण नट के ढीलेपन के कारण होता है, जबकि अनुचित संरचनात्मक डिजाइन और गैर-मानक असेंबली प्रक्रियाओं जैसी मुख्य समस्याओं को नजरअंदाज कर दिया जाता है। यह पेपर डिज़ाइन और असेंबली के दृष्टिकोण से विभिन्न बोल्ट फ्रैक्चर विफलताओं के कारणों का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करता है।

1 कतरनी फ्रैक्चर

बोल्ट कतरनी फ्रैक्चर ज्यादातर शुद्ध प्रीलोड के तहत थ्रेडेड कनेक्शन में होता है। कतरनी फ्रैक्चर सतह दो जुड़े हुए हिस्सों के संयुक्त इंटरफ़ेस पर स्थित है, जो एक छोटे से चिकने और चमकीले कतरनी क्षेत्र को प्रस्तुत करती है। विशिष्ट विफलता कारणों को संक्षेप में निम्नानुसार बताया गया है।

1.1 डिज़ाइन कारण

(1) संयुक्त इंटरफ़ेस पर अपर्याप्त घर्षण गुणांक या अनुचित रूप से चयनित बोल्ट विनिर्देशों के कारण अपर्याप्त प्रीलोड होता है। जब संयुक्त सतह पर घर्षण बल अनुप्रस्थ कार्य भार से कम होता है, जिसे सूत्र fF′＜F द्वारा व्यक्त किया जाता है (जहां f इंटरफ़ेस घर्षण गुणांक है, F′ बोल्ट प्रीलोड है, और F अनुप्रस्थ कार्य भार है), जुड़े हुए घटकों के बीच सापेक्ष पर्ची होती है। बोल्ट शैंक को छेद की दीवार से बाहर निकालना और कतरनी बल के अधीन किया जाता है। एक बार जब कतरनी तनाव बोल्ट सामग्री की कतरनी ताकत से अधिक हो जाता है, तो कतरनी फ्रैक्चर हो जाता है। प्रभाव भार के तहत चलते हुए घटक ऐसी विफलता के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। संरचनात्मक डिजाइन में, अनुप्रस्थ भार को सहन करने के लिए भार को कम करने वाले हिस्सों और कंधों की स्थिति को अपनाया जा सकता है, ताकि बोल्ट केवल कतरनी बल को सहन किए बिना तन्य कनेक्शन का कार्य करें।

(2) बिना विरोधी ढीली संरचनाओं वाले फास्टनरों को कंपन वाली कामकाजी परिस्थितियों में लगाया जाता है। लंबी अवधि के उपकरण कंपन से धागे की जोड़ी ढीली हो जाती है और बोल्ट प्रीलोड कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त इंटरफ़ेस घर्षण होता है और आगे घटक फिसलन और बोल्ट कतरनी फ्रैक्चर होता है। कंपन वातावरण में काम करने वाली संरचनाओं के लिए, ढीलेपन की विफलता को रोकने के लिए विशेष एंटी लूज़िंग फास्टनरों जैसे स्पाइरालॉक नट और प्रचलित टॉर्क लॉक नट को अपनाया जाना चाहिए।

1.2 असेंबली कारण

अपर्याप्त असेंबली कसने वाले टॉर्क के कारण घटिया बोल्ट प्रीलोड और अपर्याप्त इंटरफ़ेस घर्षण होता है। बाहरी भार घटकों के सापेक्ष फिसलन का कारण बनता है और अंततः बोल्ट कतरनी फ्रैक्चर का कारण बनता है। बोल्ट कसने वाला टॉर्क स्टील संरचना इंजीनियरिंग और इंजन असेंबली में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया संकेतक है और इसके लिए सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है। हालाँकि, मानकीकृत टॉर्क प्रबंधन की कमी के कारण अन्य उद्योगों में इसे अक्सर उपेक्षित किया जाता है। व्यावहारिक विफलता के मामलों में, अधिकांश थ्रेड ढीलापन और फ्रैक्चर दोष अनुचित असेंबली टॉर्क के कारण होते हैं।

थ्रेड जोड़ी का क्लैम्पिंग बल नट या बोल्ट को घुमाने से उत्पन्न होता है और असेंबली टॉर्क के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध होता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रीलोड डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है, असेंबली टॉर्क को प्रक्रिया दस्तावेजों में स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट किया जाना चाहिए और ऑपरेशन के दौरान सख्ती से लागू किया जाना चाहिए। असेंबली टॉर्क गणना सूत्र इस प्रकार है:

एम=केपीडी

कहां: एम - असेंबली टॉर्क (एनएम); के - टोक़ गुणांक; पी - डिज़ाइन किया गया प्रीलोड (केएन); डी - नाममात्र बोल्ट व्यास (मिमी)।

पारंपरिक डिज़ाइन में, बोल्ट प्रीलोड को 1.2 से ऊपर सुरक्षा कारक के साथ सामग्री उपज शक्ति के 60% से 80% के भीतर सेट किया जाता है। विभिन्न विशिष्टताओं और शक्ति ग्रेड वाले बोल्टों का उपज भार जीबी/टी 3098.1 को संदर्भित किया जा सकता है।

टोक़ गुणांक थ्रेड जोड़े के घर्षण गुणांक और बीच की संपर्क सतह द्वारा निर्धारित किया जाता हैफास्टनरऔर जुड़े हुए हिस्से। यह सतह के उपचार, शक्ति परिशुद्धता, ज्यामितीय सहिष्णुता, धागा सटीकता, समर्थन सतह खुरदरापन और संरचनात्मक कठोरता से प्रभावित होता है। भूतल उपचार प्रमुख कारक के रूप में कार्य करता है। विभिन्न सतह उपचारों के कारण टॉर्क गुणांक में काफी अंतर होता है, जो लगभग दोगुना तक होता है। समान विशिष्टता और ताकत वाले धागे के जोड़े के लिए, फॉस्फेटिंग उपचार का टॉर्क गुणांक लगभग 0.13 से 0.15 है, जबकि ब्लैकनिंग उपचार का टॉर्क गुणांक 0.26 से 0.30 तक होता है।

इसलिए, फॉस्फेटिंग और ब्लैकनिंग उपचार वाले फास्टनर एक ही असेंबली टॉर्क के तहत लगभग दोगुना प्रीलोड अंतर पैदा करते हैं। टोक़ गुणांक को प्रयोगों के माध्यम से अंशांकित किया जाना चाहिए। फास्टनर निर्माता प्रत्येक बैच के सुसंगत टॉर्क गुणांक को सुनिश्चित करने के लिए सतह उपचार प्रक्रियाओं को सख्ती से नियंत्रित करेंगे। उपयोगकर्ता मनमाने ढंग से सतह के उपचार की आवश्यकताओं को नहीं बदलेंगे, ताकि टोक़ गुणांक में उतार-चढ़ाव के कारण अपर्याप्त प्रीलोड, बोल्ट खींचने या फ्रैक्चर से बचा जा सके।

2 थकान फ्रैक्चर

थकान फ्रैक्चर सबसे आम बोल्ट विफलता मोड में से एक है। अधिकांश थकावट विफलताएँ विनिर्माण दोषों से उत्पन्न होती हैं, जिनमें बोल्ट हेड के नीचे अचंभित ट्रांज़िशन फ़िललेट्स, अपर्याप्त थ्रेड रूट फ़िललेट त्रिज्या, सतह खरोंच और सामग्री समावेशन शामिल हैं। इस बीच, थकान फ्रैक्चर और संभावित सुरक्षा दुर्घटनाओं के लिए गैर मानक असेंबली भी एक महत्वपूर्ण प्रेरणा है।

उदाहरण के तौर पर ऑटोमोबाइल व्हील बोल्ट को लेते हुए, संरचनात्मक डिज़ाइन व्हील बोल्ट को सीधे रेडियल लोड के बिना केवल अक्षीय प्रीलोड सहन करने की अनुमति देता है। अपर्याप्त असेंबली टॉर्क के कारण व्हील हब और आधे शाफ्ट के बीच अपर्याप्त प्रीलोड और अपर्याप्त घर्षण होता है, जिससे वाहन संचालन के दौरान सापेक्ष फिसलन होती है।

उच्च गति वाले पहिये के घूमने के दौरान, बोल्ट समय-समय पर हब के साथ घूमता है। बोल्ट शैंक को छेद की दीवार के दोनों ओर से बारी-बारी से बाहर निकालना बल के अधीन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आवृत्ति चक्रीय रेडियल भार होता है। दीर्घकालिक चक्रीय भार क्रिया आरंभ होती है और थकान दरारों का विस्तार करती है, जिससे अंततः बोल्ट थकान फ्रैक्चर हो जाता है।

जब वाहन संचालन के बाद व्हील बोल्ट फ्रैक्चर होता है, तो निरीक्षकों को पहले गहराई से विश्लेषण करने से पहले थकान विफलता का प्रारंभिक आकलन करने के लिए फ्रैक्चर आकृति विज्ञान का निरीक्षण करना चाहिए।

3 अधिभार फ्रैक्चर

ओवरलोड फ्रैक्चर तन्य फ्रैक्चर को संदर्भित करता है जब कुल अक्षीय भार बोल्ट सामग्री की स्वीकार्य सीमा से अधिक हो जाता है। चूंकि थ्रेडेड सेक्शन का प्रभावी असर क्षेत्र अधिक गंभीर तनाव एकाग्रता के साथ चिकनी टांग की तुलना में छोटा होता है, इसलिए ओवरलोड फ्रैक्चर ज्यादातर थ्रेडेड सेक्शन में होता है, जिसे फ्रैक्चर आकृति विज्ञान द्वारा प्रारंभिक रूप से पहचाना जा सकता है।

ग्रेड 8.8 बोल्ट ओवरलोड फ्रैक्चर के बाद स्पष्ट गर्दन दिखाते हैं; ग्रेड 10.9 बोल्ट में हल्की गर्दन होती है; ग्रेड 12.9 उच्च - ताकत वाले बोल्ट में मूल रूप से सामान्य अधिभार स्थितियों के तहत कोई गर्दन की सुविधा नहीं होती है।

अयोग्य सामग्री, अपर्याप्त गर्मी उपचार, अपूर्ण शमन या अपर्याप्त कोर कठोरता के साथ ग्रेड 8.8 से 12.9 बोल्ट में स्पष्ट नेकिंग भी दिखाई दे सकती है। इसलिए, ओवरलोड फ्रैक्चर के लिए निर्णय मानदंड निम्नानुसार निर्दिष्ट हैं:

(1) गर्दन के फ्रैक्चर के लिए, नमूना परीक्षण जीबी/टी 3098.1 के अनुसार किया जाएगा। यदि कोर कठोरता योग्य है तो ओवरलोड फ्रैक्चर की पुष्टि की जा सकती है।

(2) मेटलोग्राफिक विश्लेषण आवश्यक हैग्रेड 12.9 उच्च-शक्ति बोल्टअधिभार फ्रैक्चर का निर्धारण करने के लिए, क्योंकि धागे की सतह के दोष और सामग्री दोष भी थ्रेडेड अनुभाग फ्रैक्चर का कारण बन सकते हैं और केवल उपस्थिति से आंका नहीं जा सकता है।

ओवरलोड फ्रैक्चर मुख्य रूप से अक्षीय भार के तहत बोल्ट कनेक्शन में होता है, जिसके तीन प्राथमिक कारण होते हैं:

एक। अत्यधिक उच्च असेंबली टॉर्क के कारण प्रीलोड बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति से अधिक हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप असेंबली के दौरान बोल्ट में खिंचाव या फ्रैक्चर होता है।

बी। बोल्ट उपज ताकत के करीब अत्यधिक असेंबली प्रीलोड। उपकरण संचालन के दौरान, बोल्ट अवशिष्ट प्रीलोड और कार्य भार दोनों को सहन करता है। भौतिक शक्ति सीमा से अधिक दो भारों का सुपरपोजिशन ओवरलोड फ्रैक्चर का कारण बनता है। निरंतर कार्य भार के तहत, उच्च असेंबली प्रीलोड से उच्च अवशिष्ट प्रीलोड और अधिक अधिभार जोखिम होता है।

सी। अपर्याप्त नाममात्र थ्रेड व्यास के साथ अनुचित बोल्ट चयन संरचनात्मक डिजाइन में बीयरिंग आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहा।

4 असेंबली एक्सेंट्रिक लोड के कारण बोल्ट फ्रैक्चर

विलक्षण भार के कारण बोल्ट फ्रैक्चर एक सामान्य असेंबली प्रक्रिया विफलता है। बोल्ट समर्थन सतह पर स्पष्ट अर्धचंद्राकार आकार के घिसाव के निशान देखे जा सकते हैं, वास्तविक असर क्षेत्र कुल समर्थन क्षेत्र का केवल 1/4 से 1/3 होता है और गंभीर रूप से असमान तनाव वितरण होता है। फ्रैक्चर के पास बोल्ट शैंक तनाव की दिशा के विपरीत झुकता है, जो विशिष्ट विलक्षण झुकने और फ्रैक्चर विशेषताओं को दर्शाता है।

बोल्ट की विलक्षण भार विफलता मुख्य रूप से दो कारकों के कारण होती है:

सबसे पहले, जुड़े भागों की संपर्क समर्थन सतह झुकी हुई या असमान होती है, जिसके परिणामस्वरूप स्थानीय तनाव होता हैबोल्ट सिरऔर विलक्षण भार का निर्माण, जो इस विफलता के मामले का मुख्य कारण है।

दूसरा, बोल्ट शैंक की अत्यधिक सीधी त्रुटि या झुकने की विकृति असेंबली के दौरान अंतर्निहित विलक्षण भार का कारण बनती है।

दो प्रकार के विलक्षण भार तनाव की स्थिति और टांग के झुकने की दिशा में काफी भिन्न होते हैं, जिन्हें समर्थन सतह के तनाव के निशान और बोल्ट विरूपण की दिशा के माध्यम से पहचाना जा सकता है।

5। उपसंहार

फ्रैक्चर, धागे का फिसलना और ढीलापन जैसी फास्टनर विफलताएं हमेशा अंतर्निहित उत्पाद गुणवत्ता दोषों के कारण नहीं होती हैं। फास्टनिंग विफलता होने पर मानकीकृत समस्या निवारण प्रक्रियाओं का पालन किया जाएगा:

सबसे पहले, विफल नमूनों को पूरी तरह से संरक्षित करें और सटीक विफलता विश्लेषण सुनिश्चित करने के लिए फ्रैक्चर सतहों को जंग, टकराव और माध्यमिक क्षति से बचाएं।

दूसरा, फ्रैक्चर आकृति विज्ञान, नमूना उपस्थिति, सतह तनाव के निशान और वास्तविक कामकाजी परिस्थितियों के आधार पर विफलता के प्रकार और प्रेरणा को प्रारंभिक रूप से निर्धारित करें।

तीसरा, मेटलोग्राफिक विश्लेषण और कठोरता का पता लगाने सहित पेशेवर भौतिक और रासायनिक परीक्षण करें। यदि सामग्री और ताप उपचार संकेतक राष्ट्रीय मानकों को पूरा करते हैं, तो विफलता संरचनात्मक डिजाइन या असेंबली प्रक्रिया से उत्पन्न होती है; अन्यथा, इसकी पुष्टि फास्टनर गुणवत्ता दोष के रूप में की जाती है।

चौथा, पुष्टि की गई विफलता के कारणों के अनुसार लक्षित सुधार और रोकथाम के उपाय तैयार करें, डिज़ाइन विनिर्देशों को मानकीकृत करें और समान विफलताओं की पुनरावृत्ति से बचने के लिए असेंबली प्रक्रियाओं को अनुकूलित करें।