PEM Schroef Manufacturers

Hoe veranderen de prestaties van schroeven bij verschillende temperaturen?

De prestatieveranderingen van schroeven bij verschillende temperaturen worden voornamelijk beïnvloed door hun materiaaleigenschappen en temperatuurbereik. Hier zijn enkele belangrijke punten over veranderingen in de schroefprestaties bij verschillende temperaturen:

Eigenschappen bij lage temperaturen: Schroeven kunnen broos worden in omgevingen met lage temperaturen, wat resulteert in een verminderde slagvastheid en plasticiteit. De prestaties van koolstof- en gelegeerd staal worden bijvoorbeeld beïnvloed bij temperaturen onder -50°C.
Prestaties bij hoge temperaturen: Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de sterkte van schroeven doorgaans af. Dit komt omdat metalen materialen gevoelig zijn voor kruip en spanningsrelaxatie bij hoge temperaturen, wat resulteert in een afname van de voorspankracht.
Effect van warmtebehandeling: Voor hoge sterkte schroeven , zoals 42CrMo-stalen bouten met hoge sterkte, kan het aanpassen van de parameters van het warmtebehandelingsproces (zoals het koolstofpotentieel, de concentratie van wateroplosbaar blusmiddel tijdens het blussen en afkoelen, en de ontlaattemperatuur) de algehele prestaties in een specifieke gebruiksomgeving verbeteren.
Plateringseffect: De coating van een schroef kan ook de prestaties bij verschillende temperaturen beïnvloeden. Verzinkte schroeven presteren bijvoorbeeld beter onder de 230°C, terwijl vernikkelde schroeven gebruikt kunnen worden bij hogere temperaturen, met een bovengrens van ongeveer 590°C.
Roestvrijstalen schroeven: Vanwege hun legeringssamenstelling hebben roestvrijstalen schroeven over het algemeen een breder temperatuurbereik, ongeveer tussen -120°C en 320°C.
Speciale materialen: Voor toepassingen bij hogere temperaturen kunnen speciale legeringsmaterialen nodig zijn, zoals Inconel en superlegeringen op nikkelbasis, die hun prestaties bij hogere temperaturen kunnen behouden.
Prestatieklasse: De prestatieklasse van de bout, zoals 8,8, 10,9, enz., geeft ook de prestaties bij verschillende temperaturen aan. Een hogere prestatieklasse betekent over het algemeen dat de schroef hogere bedrijfstemperaturen kan weerstaan.
Thermische uitzettingscoëfficiënt: Temperatuurveranderingen kunnen ook verschillen in de thermische uitzettingscoëfficiënt tussen schroeven en verbindingen veroorzaken, wat de klemkracht en de stabiliteit van de verbinding kan beïnvloeden.
Brandwerendheid: Bij het bouwen van staalconstructies is de brandwerendheid van roestvrijstalen bouten ook een belangrijke overweging, en de mechanische eigenschappen ervan bij hoge temperaturen zijn cruciaal voor de veiligheid van de constructie.

Bij het ontwerpen en selecteren van schroeven moet rekening worden gehouden met het temperatuurbereik van hun werkomgeving om ervoor te zorgen dat de schroeven bij die temperatuur goed kunnen werken en de vereiste mechanische eigenschappen behouden. Het overschrijden van het bedrijfstemperatuurbereik van de schroef kan leiden tot verbindingsfouten of andere veiligheidsproblemen.

Waarom ondergaan schroeven spanningsrelaxatie bij hoge temperaturen?

De reden waarom schroeven bij hoge temperaturen spanningsrelaxatie ondergaan, houdt verband met de fysieke eigenschappen en het thermomechanische gedrag van het materiaal. Hieronder volgen enkele sleutelfactoren die spanningsrelaxatie in schroeven bij hoge temperaturen veroorzaken:

Kruipeffect: In een omgeving met hoge temperaturen zal metaal, zelfs onder invloed van aanhoudende spanning onder de vloeigrens, langzame plastische vervorming ondergaan. Dit fenomeen wordt kruip genoemd. Kruip zorgt ervoor dat het schroefmateriaal minder uitrekt, waardoor de voorspankracht afneemt.
Tijdsafhankelijkheid: Spanningsrelaxatie is een tijdsafhankelijk fenomeen waarbij de spanning in de schroef in de loop van de tijd geleidelijk afneemt, zelfs onder constante spanning.
Temperatuureffect: De spanningsrelaxatiesnelheid van metaal neemt toe met de temperatuur. Bij hoge temperaturen neemt de atomaire mobiliteit toe, waardoor de kans groter wordt dat dislocatiebewegingen optreden, wat resulteert in versnelde spanningsrelaxatie.
Thermisch activeringsproces: Hoge temperaturen zorgen voor de nodige warmte-energie, waardoor dislocaties in het metaal obstakels kunnen passeren, plastische vervorming bevorderen en zo tot spanningsrelaxatie leiden.
Oxidatie en corrosie: Bij hoge temperaturen kunnen oxidatie- en corrosieprocessen ook een negatieve invloed hebben op de prestaties van schroeven, wat resulteert in een vermindering van de materiaalsterkte en stijfheid.
Warmtebehandelingsproces: Het warmtebehandelingsproces van schroeven heeft een aanzienlijke invloed op hun prestaties bij hoge temperaturen. Een goede warmtebehandeling kan de weerstand tegen spanningsrelaxatie van schroeven verbeteren, maar dit kan ook tot hogere kosten leiden.
Samenstelling materiaallegering: De materiaallegeringssamenstelling van een schroef is van cruciaal belang voor de prestaties bij hoge temperaturen. Sommige legeringselementen kunnen de weerstand tegen spanningsrelaxatie verbeteren, maar kunnen de materiaalkosten verhogen.
ISO-standaardaanbevelingen: De ISO 898-1-norm stelt dat gebruikers bij toepassingen tussen 150°C en 300°C geadviseerd worden een ervaren metaalbewerker te raadplegen om de juiste boutmaterialen en -ontwerpen te selecteren.
Hogetemperatuurlegeringen en roestvrij staal: Voor toepassingen bij hoge temperaturen worden vaak gespecialiseerde hogetemperatuurlegeringen en roestvrijstalen materialen gebruikt, die zijn ontworpen om hun mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen te behouden.
Spanningsrelaxatie en bedrijfstemperatuur: De hoeveelheid spanningsrelaxatie hangt niet alleen af ​​van de bedrijfstemperatuur, maar ook van de bedrijfstijd bij deze temperatuur. Na verloop van tijd zullen de spanning en de voorbelasting afnemen, waardoor de verbinding mogelijk mislukt.

Als u deze factoren begrijpt, kunt u bij het ontwerpen en selecteren van schroeven rekening houden met de impact van bedrijfsomgevingen met hoge temperaturen op de prestaties ervan, om de betrouwbaarheid en veiligheid van uw verbindingen te garanderen.