Otkrivanje uzroka pucanja vijaka

Analiza loma i grešaka na proizvodu važna je disciplina u proizvodnoj aktivnosti i koristi se u razvoju novih proizvoda i poboljšanju postojećih proizvoda. Povremeno se u tehnološko orijentiranim tvrtkama javljaju problemi, koji su složeni i višeslojni i nije ih moguće jednostavno rješiti. U slučaju takvih problema, tvrtke obično nemaju dovoljno resursa, iskustva, znanja i analitičkih metoda koje bi omogućile shvaćanje problema u cjelosti i njegovo rješavanje. Zato se LOTRIČ Metrology uključuje u rješevanje problema iz različitih područja mehanike, metalografije, tehnologije polimera i kemije.
22. 07. 2022

Problem

Stranka se obratila tvrtki LOTRIČ Metrology sa upitom zašto dolazi do pucanja vijaka pri relativno niskom momentu zatezanja vijaka.

Početna ispitivanja

Najprije smo proveli analizu petentrantima i provjerili da u vijcima nema prisutnih pukotina, koje su nastale prije ugradnje vijaka. Uvjerili smo se da je materijal odgovarajuće tvrdoće i da su vijci površinski zaštićeni prema uputama. Ispitivali smo površine loma SEM analizom i utvrdili da se radi o interkristalnom krtom lomu, što upućuje na to da je uzrok neadekvatna toplinska obrada kod temperiranja ili krtost uzrokovana vodikom zbog predugog namakanja u kupki za površinsku aktivaciju (HCl, HF,…).

Potvrda hipoteze

Kako bi utvrdili da li je u pitanju krtost uzrokovana vodikom, izveli smo vlačno ispitivanje vijak različitih temperaturnih obrada. Dio vijaka smo izložili temperaturi od 200 °C na 5 sati, što je izazvalo difuziju vodika iz metala i usporedili ih s kontrolnom skupinom. Utvrđeno je blago poboljšanje mehaničkih svojstava, ali su i dalje znatno lošija od očekivanja.

Utvrdili smo da je temperatura austenitizacije i kaljenja, kao i metoda kaljenja obzirom na literaturu bila odgovarajuća. Prema podacima naručitelja vijci su popuštali na temperaturi od 350 °C, što je obzirom na literaturu gotovo 200 °C veća temperatura.

Kako bi povrdili hipotezu da je za lom vijaka odgovorna krhkost zbog temperiranja, temperaturno neobrađene vijke kalili smo na preporučenoj temperaturi i zatim ih temperirali na dvije različite temperature – izveli smo niskotemperaturno temperiranje pri temperaturi ispod područja pojave krhkosti temperiranja te visokotemperaturno temperiranje iznad tog područja. Zatim smo na tako obrađenim vijcima izveli jednako vlačno ispitivanje kao na vijcima koji su prethodno pucali. Ispitivanje je pokazalo znatno povećanje mehaničkih svojstava, prvenstveno čvrstoće i izduženja nakon loma.

Nastale lomove ispitiali smo SEM analizom. Ispostavilo se da je morfologija loma pri drugim temperaturama temperiranja posve drugačija.

Zaključak

Analizom smo dokazali da je uzrok pucanja vijaka nepravilna toplinska obrada kod temperiranja, koja se manifestira kao krhkost temperiranja, manjii dio se može pripisati i vodikovoj krhkosti. Stoga smo predložili promjenu temperature temperiranja na više vrijednosti, kako bi izbjegli pojavu krhkosti temperiranja. Kada bi postojao problem za tvrdoćom mogli bi koristiti i niže temperature temperiranja, ali to je delikatnije. U svakom slučaju mogli bi odabrati i pogodniji materijal, koji bi propisanu tvroću postigao u području u kojem ne bi bio osjetljiv na krhkost temperiranja.