Odkrivanje vzroka pokanja vijakov
29. 10. 2021
Problem
Stranka se je obrnila na LOTRIČ Metrology z vprašanjem zakaj prihaja do pokanja vijakov pri relativno zelo nizkih momentih zavitja vijaka.
Začetne preiskave
Najprej smo izvedli analizo s petentranti in preverili, da v vijakih ni prisotnih razpok, ki bi nastale že pred vgradnjo vijaka. Prepričali smo se, da ima material zahtevano trdoto in da so vijaki površinsko zaščiteni skladno z navodili. S SEM analizo smo si ogledali lomne površine in določili, da gre za za interkristalni krhki lom, kar je nakazovalo na to, da sta najverjetnejša vzroka bodisi popuščna krhkost, ki je posledica neustrezne toplotne obdelave popuščanja ali vodikova krhkost, ki je posledica predolgega namakanja v kopelih za aktivacijo površine (HCl, HF,…).
Potrjevanje hipotez
Da ugotovili, ali gre v tem primeru za vodikovo krhkost, smo izvedli natezni preskus vijakov različnih temperaturnih obdelav. Nekaj vijakov smo izpostavili 5 ur na 200 °C, kar povzroči difuzijo vodika iz kovine in jih primerjali s kontrolno skupino. Pokazalo se je, da se mehanske lastnosti sicer nekoliko izboljšajo, vendar ostanejo bistveno slabše od pričakovanih.
Ugotovili smo, da je bila temperatura avstenitizacije in kaljenja ter metoda kaljenja glede na literaturo sicer ustreza, vendar pa so se po podatkih naročnika zatem vijaki popuščali na temperaturi 350 °C, kar je glede na literaturo skoraj 200 °C več kot je bila dejanska temperatura.
Da bi potrdili hipotezo, da je za lom vijakov odgovorna popuščna krhkost, smo temperaturno neobdelane vijake kalili s priporočene temperature ter jih zatem popustili pri dveh različnih temperaturah – izvedli smo nizkotemperaturno popuščanje pri temperaturah pod območjem pojava popuščne krhkosti ter visokotemperaturno popuščanje za tem območjem. Zatem smo na tako obdelanih vijakih izvedli enak natezni preskus kot predhodno na vijakih, ki so pokali. Preskus je pokazal močan dvig mehanskih lastnosti, predvsem trdnosti in raztezka po pretrgu.
S SEM analizo smo pregledali lome, ki so nastali pri nateznih preskusih. Izkazalo se je da je morfologija loma pri drugih temperaturah popuščanja povsem drugačna.
Zaključek
Z analizami smo dokazali, da je vzrok pokanja vijakov napačna toplotna obdelava popuščanja, ki se pokaže v popuščni krhkosti, manjši delež pa lahko prispeva tudi vodikova krhkost. Tako smo predlagali spremembo temperatur popuščanja navzgor, da se ognemo pojavu popuščne krhkosti. Če bi bil problem v trdoti, bi lahko uporabili tudi nižje temperature popuščanja, vendar je to bolj delikatno. V vsakem primeru pa bi lahko izbrali tudi ustreznejši material, ki bi predpisano trdoto dosegel v območju, kjer ne bi bil občutljiv na popuščno krhkost.