لماذا تنكسر-المسامير ذات القوة العالية؟

نعتقد دون وعي أنه كلما زادت قوة الصاعقة، قل احتمال كسرها. ومع ذلك، ليس هذا هو الحال-بل على العكس من ذلك،مسامير ذات قوة عالية-.تنكسر بشكل متكرر أكثر من البراغي العادية، وهناك منطق أساسي وراء هذه الظاهرة.

أولاً، نحتاج إلى توضيح مبدأ أساسي: كلما زادت قوة البرغي، زادت صلابته (يرتبطان بشكل إيجابي)؛ في حين أنه كلما زادت الصلابة، كلما كانت الصلابة أفقر (ترتبطان سلبا). وهذا يعني-أن البراغي عالية القوة ذات استطالة منخفضة. إذا تجاوز الضغط الحد، فسوف تتعرض مباشرة لكسر هش، بدلاً من أن تتشوه أولاً بشكل كبير مثل البراغي العادية قبل أن تفشل. والأهم من ذلك، أن البراغي عالية القوة- تُستخدم بطبيعتها في سيناريوهات الأحمال العالية- وهي مصممة لتتوافق مع نطاق خصائصها الميكانيكية. إذا تجاوز الضغط الفعلي الحد بسبب التشغيل غير السليم أو ظروف العمل غير الطبيعية، فمن المرجح أن يحدث الكسر. بالنسبة إلى بيئات التحميل- المنخفضة، يمكن استخدام البراغي العادية للتحكم في التكاليف، لذا ليست هناك حاجة إلى -مسامير عالية القوة-وهو السبب الأساسي وراء -كسر البراغي عالية القوة بشكل أكثر شيوعًا.

تتضمن الأسباب المحددة لكسر الترباس عالي القوة-الفئات التالية بشكل أساسي:

1. كسر التحميل الزائد للتجميع

جوهر تثبيت البراغي عالية القوة- هو جعل المسمار قابلاً للشد عن طريق ربط الصامولة لتوليد التحميل المسبق المحدد (قوة القفل)، بدلاً من "تدوير الخيط والضغط عليه عند الطرف الخلفي للمسمار". يتميز عزم الربط الخاص به بمعلمات قياسية واضحة، ويتم التحكم فيه عادةً عند حوالي 75% من قوة خضوع مادة الترباس-هذا العزم يمكن أن يجعل البرغي ينتج تشوهًا مرنًا طفيفًا، والتوتر العكسي الناتج عن التشوه هو التحميل المسبق. إذا تجاوز عزم الدوران النطاق القياسي، فإن البرغي سيتحمل حمل شد مفرط، مما يتسبب مباشرة في كسر الحمل الزائد.

يتطلب التحكم في عزم الربط ثلاثة شروط: تصميم معقول لعملية التثبيت في الموقع، وأدوات تثبيت دقيقة (مثل مفاتيح عزم الدوران، ومضاعفات عزم الدوران)، والمشغلين الذين تلقوا تدريبًا رسميًا قبل الذهاب إلى الخدمة (يجب أن يكونوا قادرين على قراءة معلمات الأداة وتعيينها بدقة). تجدر الإشارة إلى أن مفاتيح عزم الدوران ذات مستويات الدقة المختلفة لها تفاوتات مختلفة، عادة ±4%10% (وليس 20%). فقط عندما تكون الظروف مثل مصدر الطاقة وضغط الهواء مستقرة وتكون الأداة ضمن فترة صلاحية المعايرة، فلن يتسبب التسامح في مخاطر الكسر؛ إذا تجاوز التسامح النطاق، فمن المحتمل أن يحدث عزم دوران غير مناسب.

2. الكسر الناتج عن التقلبات في معامل الاحتكاك

عندماالترباس والجوزتعشيق الخيوط، سيؤثر معامل الاحتكاك على التحميل المسبق الفعلي-حتى إذا تم ضبط نفس عزم الدوران، فإن التقلبات في معامل الاحتكاك ستتسبب في تشتت التحميل المسبق. إذا لم يتم أخذ معامل الاحتكاك في الاعتبار بشكل كامل وتم الاعتماد على معلمات عزم الدوران فقط، فمن المحتمل أن يحدث تحميل مسبق غير كافٍ أو حمل زائد: عندما يكون معامل الاحتكاك كبيرًا جدًا، يكون التحميل المسبق صغيرًا جدًا تحت نفس عزم الدوران (مما قد يؤدي إلى التخفيف)؛ عندما يكون معامل الاحتكاك صغيرًا جدًا، يكون التحميل المسبق كبيرًا جدًا تحت نفس عزم الدوران (مما قد يسبب الكسر).

في السيناريوهات الصناعية، السبب الشائع لانخفاض معامل الاحتكاك هو التشحيم غير المصرح به: بعض المصانع تستخدم مسحوق التلك، وزيت التشحيم العادي، وما إلى ذلك على خيوط المسمار من أجل التجميع المريح. على الرغم من أن هذا يمكن أن يقلل الاحتكاك ويسهل عملية الشد، إلا أنه سيقلل بشكل كبير من معامل الاحتكاك، مما يؤدي إلى تحميل مسبق يتجاوز بكثير المعيار تحت نفس عزم الدوران، ويؤدي في النهاية إلى الكسر. الأسلوب الصحيح هو استخدام مركبات متخصصة مضادة للاحتجاز (والتي تحتاج إلى مطابقة مادة الترباس) بدلاً من وسائط التشحيم العشوائية.

3. كسر التعب

يعد كسر التعب هو أكثر حالات الفشل المخفية لل-البراغي ذات القوة العالية-لا توجد علامات واضحة قبل الكسر، وقد يحدث فجأة أثناء ظروف العمل أو العمل. علاوة على ذلك، يتركز موقع الكسر في الغالب في مناطق تركيز الإجهاد مثل الشريحة الانتقالية بين الرأس والساق، وجذر الخيط.

السبب الأساسي لهذا النوع من الكسر هو "الاستخدام بما يتجاوز حد الكلال": على الرغم من أن البراغي ذات القوة العالية- لها قيمة مضافة عالية، إلا أن بعض المؤسسات ستعيد استخدامها لأجل غير مسمى لتوفير التكاليف. عندما يتجاوز عدد الاستخدامات أو الحمل المتناوب حد الكلال، ستتشكل شقوق صغيرة تدريجيًا داخل البرغي، مما يؤدي في النهاية إلى كسر الكلال. لذلك، من الضروري جدًا إجراء عمليات فحص منتظمة وشاملة للمسامير عالية القوة- (مثل فحص الجسيمات المغناطيسية، واختبار الموجات فوق الصوتية)، وليس "نادرًا ما يكون ذلك ضروريًا".

4. الكسر بسبب عدم كفاية الشد

يبدو أن البراغي "غير المشدودة بالكامل" لن تتحمل الضغط، ولكن في الواقع، يمكن أن تحدث الكسور بسبب الخلوص الناتج عن الارتخاء. على سبيل المثال: عند توصيل أنبوبي حفر بمسامير عالية-للحفر لأسفل على الأرض، وإذا لم يتم ربط المسامير بشكل كامل، فسيكون هناك خلوص كبير. عندما يتم نقل عزم الدوران العالي للحفر عبر أنابيب الحفر، فإن الخلوص سيؤدي إلى تحمل البراغي لقوة قص إضافية وقوة تأثير متناوبة-تتجاوز هذه القوى نطاق التحمل المصمم بكثير البراغي، مما يؤدي في النهاية إلى الكسر. في جوهر الأمر، سوف يتغير الترباس غير المشدود بشكل كافٍ من "عضو الشد" إلى "عضو القص والتأثير"، ويفشل لأنه يتجاوز نوع محمل الحمل-.

5. الكسر الناتج عن مشاكل الجودة

يتم الحصول على مواد دون المستوى المطلوب أو عمليات المعالجة الحرارية بسبب مشاكل الجودة والأسباب المباشرة للكسر:

مواد دون المستوى المطلوب: استخدام درجات فولاذية لا تستوفي المتطلبات (مثل استبدال سبائك الفولاذ الهيكلي بالفولاذ الكربوني العادي)، أو أن المواد بها عيوب متأصلة مثل الشوائب والشقوق؛

عمليات المعالجة الحرارية دون المستوى المطلوب: الانحرافات في المعلمات مثل درجة حرارة التبريد ووقت التقسية ستؤدي إلى خصائص ميكانيكية غير مؤهلة للمسامير (مثل الصلابة العالية ولكن المتانة السيئة للغاية).

يمكن حل هذه المشكلات بشكل كامل من خلال التحكم الصارم في شراء المواد (التحقق من شهادات المواد)، وعمليات الإنتاج (مراقبة عمليات المعالجة الحرارية)، وتفتيش المصانع (اختبار الخصائص الميكانيكية).