Otkrivanje uzroka pucanja šrafa
22. 07. 2022
Problem
Klijent se obratio LOTRIČ Metrology sa pitanjem zašto vijci pucaju pri relativno malim momentima okretanja vijaka.
Početna ispitivanja
Prvo smo uradili analizu penetrantima i provjerili da nema pukotina na vijcima koje bi nastale prije ugradnje vijka. Uvjerili smo se da materijal ima potrebnu tvrdoću i da su vijci površinski zaštićeni prema uputstvu. Ispitivali smo površine loma SEM analizom i utvrdili da se radi o interkristalnom krtom lomu, što ukazuje na to da su najverovatniji uzroci ili lomljivost usljed neadekvatnog toplotnog tretmana kaljenja ili krtost vodikom, što je posljedica prekomjernog natapanja u kupeljima za aktivaciju površine (HCl, HF,…).
Potvrda hipoteze
Da bismo utvrdili da li je riječ o krhkosti vodika, izvršili smo test zatezanja vijaka pri različitim temperaturnim tretmanima. Nekoliko vijaka je izloženo temperaturi od 200 °C tokom 5 h, što je izazvalo difuziju vodika iz metala, i upoređeno je sa kontrolnom grupom. Pokazalo se da se mehanička svojstva blago poboljšavaju, ali ostaju znatno lošija od očekivanog.
Utvrdili smo da su temperatura austenitizacije i gašenja i metoda gašenja bili odgovarajući prema literaturi, ali prema klijentu, vijci su tada popustili na 350 ° C, što je skoro 200 ° C više od stvarne temperature prema literaturi.
Da bismo potvrdili hipotezu da je krhkost vodika odgovorna za lomljivost vijaka, neobrađene vijke smo temperirali od preporučene temperature, a zatim ih popustili na dvije različite temperature – niskotemperaturno popuštanje na temperaturama ispod lomljivosti i visoko temperaturno slabljenje za ovo područje. Potom je na ovako tretiranim vijcima izvršeno isto ispitivanje zatezanja kao i na napuknutim vijcima. Test je pokazao snažno povećanje mehaničkih svojstava, posebno čvrstoće i izduženja nakon lomljenja.
Prelomi nastali testovima zatezanja ispitani su SEM analizom. Ispostavilo se da je morfologija loma na drugim temperaturama kaljenja potpuno drugačija.
Zaključak
Analizama smo dokazali da je uzrok pucanja vijaka nepravilna termička obrada kaljenja, koja se ispoljava u krhkosti kaljenja, a u manjem udjelu može doprinjeti i vodikova krtost. Stoga smo predložili promjenu na više temperature kaljenja da bismo izbjegli pojavu krhkosti kaljenja. Ako je problem bio u tvrdoći, mogle bi se koristiti i niže temperature kaljenja, ali ovo je delikatnije. U svakom slučaju, mogli biste da izaberete i pogodniji materijal koji bi postigao propisanu tvrdoću u oblastima gdje ne bi bio osjetljiv na krhkost kaljenja.