Waterstofverbrossing van bouten van gelegeerd staal (3)

5 Technische manieren om breuk door waterstofverbrossing van bouten van gelegeerd staal te voorkomen

    Het voorkomen van breuk door waterstofverbrossing van bouten van gelegeerd staal vereist een uitgebreide overweging op basis van het mechanisme van breuk door waterstofverbrossing. Afhankelijk van de vereiste treksterkte, het juiste materiaal en het bijbehorende fabricageproces. 6.1 ion van MJ-draadbouten ion van MJ-draadbouten kan niet alleen het vermogen van de bout om dynamische belastingen te weerstaan, verbeteren, maar ook het vermogen van de bout om waterstofverbrossing te weerstaan, verbeteren. Het verminderen van de spanningsconcentratie speelt een belangrijke rol bij het verminderen van de gevoeligheid van bouten voor waterstofverbrossing. Probeer daarom bij boutschroefdraden MJ-schroefdraad met een grotere boogradius aan de onderkant van de schroefdraad te gebruiken. De onderste boogradius van MJ-draad ligt in het bereik van 0,15042P ~ 0,18011P,

    De verwerkingstechnologie van MJ-draadbouten heeft drie kenmerken: ①De draad moet in vorm worden gerold na de laatste warmtebehandeling; ②De kop van de bout moet versteld en gevormd zijn; ③De onderste filet van de boutkop moet koud worden gewalst na de laatste warmtebehandeling. Deze verwerkingstechnieken kunnen materiaaldefecten op het oppervlak van de bout effectief elimineren en de resterende drukspanning op het oppervlak van de bout vergroten. Als resultaat kan het een belangrijke rol spelen bij het verminderen van de gevoeligheid voor waterstofverbrossing van de bout.

5.2 Kies een redelijke verwerkingstechnologie en neem strikte preventieve maatregelen

    Aangezien de kritische waarde van treksterkte voor breuk door waterstofverbrossing 1050 MPa is, wordt waterstofverbrossing niet in aanmerking genomen voor bouten waarvan het sterkteniveau lager is dan 1000 MPa, ongeacht of ze gegalvaniseerd zijn of niet. Voor bouten van gelegeerd staal (zoals 30CrMnSiA) met een treksterkte van meer dan 1000 MPa, kan waterstofverbrossing volledig worden vermeden, zolang de normale warmtebehandeling, galvaniseren en waterstofverwijderingsprocessen worden gebruikt in overeenstemming met de vereisten van relevante normen.

    Om de mate van waterstofpermeatie te verminderen en het effect van waterstofverwijdering te verbeteren, moeten maatregelen worden genomen op de volgende punten.

5.2.1 Warmtebehandeling

    Gehard martensiet heeft een grotere invloed op de gevoeligheid van waterstofverbrossing, dus de warmtebehandelingstemperatuur kan tijdens warmtebehandeling op de juiste manier worden aangepast om de vorming van getemperd martensiet te verminderen. Het gebruik van austempering zal bijvoorbeeld de drempel van waterstofverbrossingsbreuk met ongeveer 100 MPa verhogen. Dit komt doordat de lagere bainietstructuur geproduceerd door austempering minder gevoelig is voor waterstofverbrossing dan gehard martensiet.

    Soms wordt beschermgas aan de verwarmingsoven toegevoegd om de vorming van oxideaanslag op de onderdelen te voorkomen. Als het beschermende gas echter hydride bevat (zoals methanolkraakgas, RX-gas, enz.), Zal het hydride na verhitting worden afgebroken tot waterstof, wat waterstofpermeatie zal veroorzaken en het risico op waterstofverbrossing zal vergroten. Daarom is het niet aan te raden om hydridehoudend beschermend gas te gebruiken in het warmtebehandelingsproces. Als de omstandigheden het toelaten, is het het beste om een ​​vacuümoven te gebruiken voor blussen en temperen.

    Volgens de lucht- en ruimtevaartindustrie standaard QJ 451-1988 "Kwaliteitscontrole technische vereisten voor onderdelen (onderdelen) vóór plaatwerk", moeten alle onderdelen met een treksterkte groter dan 1050 MPa maar minder dan of gelijk aan 1450 MPa worden onderworpen aan een spanningsontlastingsbehandeling, en specifieke verwarmingstemperatuur is 190 ℃ ～ 210 ℃, tijd is 1 uur. De spanning verwijst hier naar de resterende trekspanning veroorzaakt door de warmtebehandeling en dient niet de resterende drukspanning te omvatten die wordt veroorzaakt door de gewalste draad of de afgeronde hoek van de koudgewalste kop na behandeling.

5.2.2 Beitsen

    Hoewel beitsen niet het belangrijkste proces van waterstofpermeatie is, dringt waterstof door in de bouten als het niet goed wordt gecontroleerd. Daarom leggen veel normen de nadruk op het verbod op beitsen met sterk zuur vóór het plateren, en het gebruik van beitsen met zwak zuur of shot peening in plaats daarvan.

5.2.3 Galvaniseren

    Galvaniseren is het belangrijkste proces voor bouten om waterstof te absorberen, en strikte controle van het galvanisatieproces is de belangrijkste maatregel om waterstofverbrossing van bouten te voorkomen.

    Het kiezen van verschillende galvaniseerprocessen op basis van de treksterkte van bouten is een van de manieren om breuk door waterstofverbrossing te voorkomen. Voor 30CrMnSiA-bouten met een treksterkte van meer dan 1080 MPa kan gewoon verzinken of cadmium worden gebruikt.

    Voor bouten van gelegeerd staal met een treksterkte van meer dan 1250 MPa, hoewel gewone zink- of cadmiumplateringsprocessen ook kunnen worden gebruikt, moet een strengere procescontrole worden toegepast. ISO 5857: 1988 `` Aerospace Strength Grade 1250MPa MJ Threaded Alloy Steel Uitstekende kopbouten Procurement Specification '' bepaalt dat productbouten een spanningsduurzaamheidstest moeten ondergaan, dat wil zeggen dat 75% van de minimale breeksterkte wordt toegepast op de bouten gedurende 23 uur, en de bouten zullen niet breken. Of vernietig. GB / T 3098.1-2010 "Mechanische eigenschappen van bevestigingsmiddelen, bouten, schroeven en moeren" herinnert gebruikers eraan dat ze voorzichtig moeten zijn bij het overwegen van het gebruik van bouten van klasse 12.9 of hoger.

    Volgens de "Prohibited (Limited) Process Catalog for Aerospace Products" (zie Tian Technology [2004] nr. 42), voor bouten met een treksterkte van meer dan 1300 MPa, is galvaniseren met zink of cadmium niet toegestaan, maar galvaniseren met lage waterstofverbrossing kan worden gebruikt. Ambacht. Galvaniseren met lage waterstofverbrossing is een type proces dat is ontwikkeld voor de waterstofverbrossing van vliegtuigonderdelen in de jaren zestig en zeventig, waaronder laag waterstofverbrossing cadmiumplateren, laag waterstofverbrossing cadmium titaniumplateren en laag waterstofverbrossing zinknikkelplateren. Vereisten voor galvaniseren met lage waterstofverbrossing: ontlaten van spanning vóór het plateren, zandstralen in plaats van beitsen of warmtebehandeling onder vacuüm. Bij het galvaniseren wordt enerzijds de badformulering aangepast en anderzijds

    Met cadmium geplateerd titanium is een reeks van elektrolytische galvaniseerprocessen met een laag waterstofpercentage die zijn gevormd door het hervormen, verbeteren en verbeteren van vergelijkbare processen in het buitenland in de vorige eeuw. Titanium heeft een sterk adsorptie-effect op waterstof. Het kan waterstof op het oppervlak van het product adsorberen en voorkomen dat waterstof in het substraat doordringt. Daarom heeft cadmium-geplateerd titanium met lage waterstofverbrossing een grote bijdrage geleverd aan het oplossen van het probleem van waterstofverbrossing, en het wordt nog steeds veel gebruikt in de luchtvaartindustrie. ​ Het wordt echter zelden gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie vanwege de strikte proceswerking en hoge kosten, en in feite is er geen productielijn opgezet.

    In de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn in de jaren tachtig het laagwaterstofverbrossing zink-nikkellegeringsproces en het laag waterstofverbrossing cadmiumplateerproces uitgevoerd in een klein bereik, en de lucht- en ruimtevaart industriestandaard QJ 1824-1989 "zink-nikkellegering coating technische voorwaarden ", QJ 2217-1992" Low Hydrogen Embrittlement Cadmium Process Specification ".

    Uiteraard is voor bouten met een treksterkte van meer dan 1500 MPa het plateren met een lage waterstofbrosheid ook riskant. Breuk door waterstofverbrossing treedt van tijd tot tijd op. Als u het risico van waterstofverbrossing volledig wilt vermijden, kunt u een coatingproces zonder waterstofbrosheid toepassen of dit wijzigen. Gebruik andere corrosiebestendige materialen.

    Bovendien moeten bouten, in overeenstemming met de bepalingen van ISO 9587 "Metaal- en andere anorganische coatings om het risico van voorbehandeling met waterstofverbrossing van staalproducten te verminderen", worden onderworpen aan een spanningsontlastingsbehandeling voordat ze worden gegalvaniseerd.

5.3 Waterstofverwijdering

    Waterstofverwijdering is om de bouten in een oven op ongeveer 200 ° C te zetten om te bakken, zodat de waterstof in de bouten wordt gecombineerd tot waterstofmoleculen en ontsnapt. De sleutel tot het verbeteren van het effect van waterstofverwijdering is: verwijder eerst de waterstof op tijd na het uitplaten; ten tweede, houd de temperatuur van de waterstofverwijdering zo hoog mogelijk; ten derde moet de tijd voor het verwijderen van waterstof lang genoeg zijn.

    Het tijdig verwijderen van waterstof na het plateren heeft een grote invloed op het verbeteren van het effect van waterstofverwijdering. De algemene norm bepaalt dat niet meer dan 4 uur na het uitplaten, en sommige buitenlandse ondernemingsnormen bepalen dat waterstof binnen 3 uur moet worden verwijderd. In feite hebben veel bedrijven het tijdsinterval tussen galvaniseren en waterstofverwijdering verkleind tot minder dan 1 uur om het effect van waterstofverwijdering te verbeteren.

    Hoe hoger de waterstofverwijderingstemperatuur, hoe beter het waterstofverwijderingseffect, maar het kan de tempertemperatuur van het materiaal niet benaderen of bereiken, anders zal de prestatie van het materiaal worden beïnvloed.

    De tijd voor het verwijderen van waterstof moet verschillen naargelang de sterkte van de bout. Hoe hoger de sterkte, hoe langer de waterstofverwijderingstijd is vereist. Volgens relevante normen (zoals QJ 452), zou de waterstofverwijderingstemperatuur van 30CrMnSiA-bouten 190 ℃ ~ 210 ℃ moeten zijn, en de waterstofverwijderingstijd zou niet minder dan 8 uur moeten zijn.

    Opgemerkt moet worden dat als de waterstofverwijderingstijd te kort is, dit niet alleen niet zal helpen om het waterstofgehalte te verlagen, maar ook om het waterstofgehalte te verhogen. Figuur 9 toont de relatie tussen de waterstofverwijderingstijd en de mate van verbrossing van onderdelen na uitplaten in verschillende baden. Uit Fig. 9 blijkt dat de snelheid van verbrossing gedurende 2 uur tot 4 uur waterstofverwijdering hoger is dan die zonder waterstofverwijdering. Dit komt doordat de waterstofconcentratie die wordt geabsorbeerd door de oppervlaktelaag van het onderdeel het grootst is na het galvaniseren. Bij het begin van het bakken diffundeert de aan het oppervlak geadsorbeerde waterstof snel en stroomt het enerzijds in de lucht en anderzijds versnelt het om in het metaal te diffunderen.

beeld

5.4 Coaten zonder waterstofverbrossing

    Het gebruik van waterstofverbrossingsvrije coatingtechnologie is een technologie om waterstofverbrossing volledig te voorkomen. Van de jaren zestig tot de jaren tachtig ontwikkelden de Verenigde Staten, Duitsland, Frankrijk, Japan en andere landen enkele coatings zonder waterstofverbrossing. Deze coatings hoeven geen kathodische elektrodepositie aan te nemen, en er is geen waterstofabsorptieproces, daarom worden ze "niet-waterstofverbrossingscoatings" genoemd. Ze kunnen worden gebruikt voor boutcoatings zoals mechanisch verzinken, poedersherardiseren, dacromet-coating, enz. Op dit moment zou de meest gebruikte Dacromet-coating moeten zijn.