摘要:本文介绍摩托车紧固件失效的形式,失效分为3大类:变形失效、断裂失效和表面损伤。断裂的主要形式有延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂等,断裂的微观断口一般分为沿晶断口、解理断口、韧窝断口、准解理断口和疲劳断口等。紧固件失效的原因很多,主要应从方案设计、材料选择、加工工艺和安装使用四个方面来考虑。分析紧固件早期失效断裂的影响因素有,螺检的强度(硬度);螺检的应力集中;螺检的形变比;环境条件;应力腐蚀开裂,还有螺检的疲劳断裂;螺纹的疲劳极限;螺检头下圆角半径;支承面面积等。
在摩托车紧固件设计选材的初始阶段,必须对零件在使用中可能产生失效的原因及失效机制进行分析、了解,也就是质量控制中的PPAP计划和潜在失效模式及后果分析PFMEA。
失效是指紧固件在使用过程中,由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。一般情况下,螺栓松动不能紧固,不能完成指定的功能;螺母不能拧紧,螺栓跟转;螺栓断裂。
没有达到预期的使用寿命就失去应有的功能称为早期失效;紧固件已达到使用寿命而产生失效,称为正常失效。正常失效是比较安全的,而摩托车紧固件早期失效则会带来一定的经济损失,甚至可因此造成人身财产和设备事故。
1 失效的主要形式
摩托车紧固件失效的形式多种多样,通常按紧固件的工作条件及失效的特点,将失效分为3大类:变形失效、断裂失效和表面损伤。
1.1变形失效
紧固件的变形失效主要有弹性变形失效和塑性变形失效。
a)弹性变形失效
垫圈因过量弹性变形产生的失效称为弹性变形失效。其主要是指失去弹性的能力,它属于功能失效,如弹性垫圈或波形垫圈经常产生弹性变形失效;较大弹性垫圈或波形垫圈,由于在加工过程中产生较大的形变,使加工的垫圈尺寸弹性精度不够。
引起弹性变形失效的原因,有垫圈的刚度不够,除结构因素外,还取决于材料的弹性模量。因此,要预防弹性变形失效,应选择弹性模量高的材料来制作垫圈。
b)塑性变形失效
螺栓因过量塑性变形产生的失效为塑性变形失效,其主要是由于应力过大造成的。如压力容器上的紧固螺栓,由于拧得过紧或过载,会使螺杆变形伸长,结果降低了预紧力,使配合面松动,以致产生事故。
紧固件产生塑性变形,是由于实际工作应力超过了这种材料的屈服强度。在设计、装配及使用正常情况下,应考虑选用高屈服比的材料。