Фреттинг-износ болтовых соединений является распространенной проблемой в машинах, транспортных средствах, ветроэнергетическом оборудовании, железнодорожных системах, насосах, компрессорах и вибрирующих стальных конструкциях. Обычно оно появляется там, где две зажатые поверхности слегка сдвигаются друг относительно друга под нагрузкой. Движение небольшое, но урон со временем может вырасти.
Поначалу фреттинг может выглядеть как темный порошок, красновато-коричневые обломки, полированный металл, небольшие ямки или шрамы на поверхности вокруг отверстия для болта, поверхности шайбы или места соединения. Если причину не устранить, это может привести к потере предварительного натяга, усталостному растрескиванию, ослаблению болтов, повреждению поверхности и преждевременному выходу соединения из строя.
Для высокопрочных болтов, шайб и крепежных изделий с покрытием, используемых в сложных сборках, покупатели могут просмотреть XZ Fastener. высокопрочные крепления, шайбы, and различные крепеж с покрытием страницы.
Что такое фреттинг-износ?
Небольшое движение, повторяющийся урон
Фреттинг-износ возникает, когда две контактные поверхности испытывают неоднократное микроскольжение. Перемещение может составлять всего несколько микрон, но этого достаточно, чтобы повредить поверхностную пленку и образовать следы износа.
В болтовых соединениях такое часто случается, когда силы зажима недостаточно для предотвращения перемещения между соединяемыми деталями.
| Место беспокойства | Общий знак | Возможный результат |
|---|---|---|
| Под головкой болта | Полированное кольцо, темный мусор | Потеря предварительной нагрузки |
| Под шайбой | Задиры на поверхности или ржавый порошок | Повреждение поверхности подшипника |
| Вокруг отверстия для болта | Овальные следы износа | Совместное скольжение |
| Между пластинами | Темный порошок или локальная питтинговая коррозия | Возникновение усталостных трещин |
| Площадь контакта с резьбой | Износ или истирание | Трудности сборки или ослабление |
Фреттинг – это не то же самое, что обычная коррозия. Это комбинированный процесс износа и окисления, вызванный повторяющимися небольшими движениями.
Почему возникает фреттинг в болтовых соединениях
Сустав движется, хотя он не должен
Правильно спроектированное болтовое соединение должно препятствовать скольжению зажатых деталей под эксплуатационной нагрузкой. Когда внешняя вибрация, сдвиговая нагрузка, термоциклирование или удар превышают фрикционную способность соединения, начинается микродвижение.
| Причина | Как это приводит к беспокойству |
|---|---|
| Низкая предварительная нагрузка | Зажатые детали могут соскользнуть |
| Плохой контроль крутящего момента | Сила зажима варьируется в зависимости от болта |
| Мягкая шайба или основной материал | Опорная поверхность врезается и снижается предварительный натяг |
| Короткая длина рукоятки | Сустав менее эластичен и быстрее теряет предварительную нагрузку. |
| Вибрация | Повторяющееся поперечное движение |
| Термальный велоспорт | Расширение и сжатие снижают стабильность. |
| Несоответствие шероховатости поверхности | Местные яркие пятна изнашиваются в первую очередь |
| Сжатие покрытия | Усилие зажима ослабевает после установки |
В раздражении часто обвиняют болт, но конструкция всего соединения обычно требует пересмотра.
Почему фреттинг опасен
Это может привести к появлению усталостных трещин.
Самый серьезный риск – это не только поверхностный износ. Фреттинг создает небольшие поврежденные участки, которые могут стать точками зарождения трещин. При многоцикловой вибрации это может значительно снизить усталостную долговечность.
Беспокойство также может ввести в заблуждение бригады технического обслуживания. Соединение может выглядеть тугим, но предварительная нагрузка уже может быть уменьшена. Гайка может оставаться на месте, пока зажатые поверхности медленно движутся.
| Риск | Практическое воздействие |
|---|---|
| Потеря предварительной нагрузки | Расшатывание и скольжение суставов |
| Поверхностное повреждение | Плохой контакт и низкий контроль трения |
| Усталостные трещины | Внезапный отказ после повторных циклов |
| Ускорение коррозии | Оксидные остатки и поврежденное покрытие |
| Потеря выравнивания | Вибрация оборудования увеличивается |
| Сложность обслуживания | Заедали или повредили контактные поверхности |
Во вращающихся или вибрирующих машинах истирание является предупреждающим знаком. Не следует игнорировать это как косметическую проблему.
Решения для крепления для контроля фреттинга
Начните с предварительной нагрузки и жесткости сустава.
Лучшее решение для крепления — это, как правило, не одна специальная деталь. Это контролируемая система крепления.
Ключевые элементы управления включают в себя:
- Используйте болты правильного размера и марки.
- Примените правильную предварительную нагрузку.
- Используйте подходящий метод затяжки.
- Выбирайте шайбы подходящей твердости и площади подшипника.
- Избегайте мягких поверхностей под высокой нагрузкой на зажим.
- Используйте функции блокировки там, где этого требует вибрация.
- Подтвердите влияние покрытия и смазки на крутящий момент.
- Осмотрите соединение после первоначального обслуживания, если применение критично.
Для выбора материала XZ Fastener крепеж из углеродистой стали and крепеж из нержавеющей стали страницы могут помочь покупателям сравнить распространенные варианты.
Выбор шайбы и опорной поверхности
Шайба может укрепить или разрушить соединение.
Шайбы часто упускаются из виду при возникновении проблем с износом. Мягкая шайба может врезаться под нагрузкой, уменьшая предварительную нагрузку. Шайба с плохой плоскостностью может создать неравномерный контакт. Слишком маленькая шайба может сконцентрировать давление.
| Выбор шайбы | Влияние на контроль раздражения |
|---|---|
| Закаленная шайба | Уменьшает заделку при высокой предварительной нагрузке |
| Шайба большого наружного диаметра (OD) | Распределяет нагрузку на более мягкий материал |
| Шайба клиновая стопорная | Помогает противостоять ослаблению вибрации |
| Плоская шайба | Базовая опора подшипника |
| Пружинная шайба | Ограниченная поддержка при сильной вибрации |
| Шайба с покрытием | Должно совпадать с покрытием болтов и гаек. |
Для высокопрочных болтовых соединений твердость шайбы должна соответствовать марке болта и требованиям применения.
Покрытие, смазка и состояние поверхности
Обработка поверхности меняет трение
Покрытие может уменьшить коррозию, но оно также изменяет трение. Цинкование, горячее оцинкование, цинковые чешуйки, покрытия типа Dacromet, PTFE, черное оксидирование и фосфатирование — все они ведут себя по-разному во время затяжки.
Если значение крутящего момента скопировано из другого состояния покрытия, предварительная нагрузка может быть слишком низкой или слишком высокой. Слишком низкое положение может привести к проскальзыванию сустава. Слишком высокое может повредить резьбу или раздавить поверхность соединения.
| Состояние поверхности | Беспокойство |
|---|---|
| Сухая сталь | Повышенное трение, неопределенная предварительная нагрузка |
| Смазанная резьба | Более высокий предварительный натяг при том же крутящем моменте |
| PTFE покрытие | Низкое трение; крутящий момент должен быть проверен |
| Цинковое покрытие | Полезно там, где важны контроль коррозии и трения. |
| горячее оцинкование | Необходимо проверить более шероховатую поверхность и посадку резьбы. |
| Поврежденное покрытие | Местная коррозия и точка износа |
Справочные материалы по покрытиям см. в документе XZ Fastener. PTFE покрытие and цинк-алюминиевое покрытие страницы.
Контрольный список проектирования и проверки
Предотвратите раздражение перед производством
Устойчивость к истиранию болтового соединения следует проверять перед массовым производством или установкой на месте.
| Проверить элемент | Действия покупателя или инженера |
|---|---|
| Направление нагрузки | Подтвердите растяжение, сдвиг или поперечную вибрацию. |
| Предварительная загрузка цели | Определите крутящий момент, угол или метод натяжения. |
| Требования к шайбе | Укажите твердость, размер и покрытие. |
| Состояние поверхности | Подтвердить покрытие и смазку |
| Соединительный материал | Проверьте мягкость, краску, покрытие и плоскостность. |
| Метод блокировки | При необходимости добавьте контргайку, клиновую шайбу, клей или другой метод. |
| План проверки | Проверьте предварительную нагрузку, визуальный износ и интервал технического обслуживания. |
Если во время обслуживания обнаружено истирание, осмотрите не только крепеж. Проверьте состояние отверстий, контакт пластины, выравнивание, качество поверхности и источник вибрации.
RFQ Контрольный список для приложений, чувствительных к фреттингу
Что следует указать покупателям
Полный RFQ должен включать:
- Тип крепежа, стандарт, размер и класс.
- Требования к гайкам и шайбам.
- Качество поверхности и состояние смазки.
- Нагрузка приложения и условия вибрации.
- Требуемый крутящий момент или предварительная нагрузка.
- Информация о несущей поверхности или материале соединения.
- Метод блокировки, если указан.
- Толщина покрытия или требования к трению.
- Требования к сертификатам, проверкам и отслеживаемости.
- При необходимости проводятся выборочные испытания или пробная сборка.
Для болтов, шайб, контргаек, крепежных изделий с покрытием или нестандартных сборок, предназначенных для конкретного проекта, отправьте чертежи и условия обслуживания по XZ Fastener Свяжитесь с нами.
Заключительная рекомендация
Фреттинг-износ болтовых соединений вызван небольшими повторяющимися движениями между зажатыми поверхностями. Реальное решение состоит в том, чтобы предотвратить это движение с помощью правильной предварительной нагрузки, выбора шайб, контроля поверхности, конструкции соединений и управления вибрацией.
Более прочный болт сам по себе не может решить проблему раздражения. Лучшее покрытие само по себе также не может решить эту проблему. Систему крепления необходимо выбирать цельную. Когда предварительная нагрузка, состояние поверхности, опора шайбы и метод фиксации контролируются вместе, риск истирания значительно снижается.
English 
Español 
Français 
Español de México 
العربية 
Deutsch 
Русский 
Tiếng Việt 
Bahasa Indonesia 
Italiano 
简体中文