Il design di bulloni in acciaio strutturale in lega , tra cui fattori come la geometria del filo e la finitura superficiale, svolge un ruolo cruciale nel determinare la loro forza generale, prestazioni e durata nelle applicazioni strutturali. Ecco come questi aspetti del design influenzano la forza dei bulloni:
1. Geometria del filo:
Discussione e profondità: il passo (distanza tra i fili) e la profondità delle filettature influiscono direttamente sulla distribuzione del carico e la resistenza del bullone. I fili più fini (con un passo più piccolo) tendono ad avere una maggiore capacità di carico perché la superficie più piccola consente di impegnarsi più fili, migliorando la distribuzione della sollecitazione lungo il bullone. Tuttavia, i fili più grossolani (con un passo più grande) possono essere migliori per l'installazione rapida e veloce, ma potrebbero non distribuire sollecitazioni in modo efficace come i fili più fini, influenzando potenzialmente la resistenza del bullone sotto carico.
Profilo del filo: la geometria del profilo del thread, che si tratti di un design affilato o arrotondato, influenza anche la concentrazione di stress alle radici dei fili. Un profilo filo affilato può causare una maggiore concentrazione di sollecitazione, che potrebbe portare a guasti alla fatica in carichi ciclici. I profili dei fili arrotondati, d'altra parte, aiutano a ridurre queste concentrazioni di stress, migliorando la resistenza alla fatica e la durata generale del bullone.
Lunghezza di coinvolgimento del filo: la lunghezza dell'impegno del filo nel componente di accoppiamento (ad es. Un foro da dado o toccato) influisce sulla resistenza al taglio e la resistenza alla trazione del bullone. L'impegno del filo più lungo fornisce più area per la distribuzione della forza, aumentando la resistenza complessiva e la resistenza del bullone all'allentamento o allo stripping, in particolare in applicazioni ad alto carico.
2. Finitura superficiale:
Rugosità superficiale: la rugosità o la levigatezza della superficie del bullone può influenzare la sua resistenza alla fatica e le proprietà di attrito. Una finitura superficiale liscia riduce l'attrito durante l'installazione, rendendo più facile serrare il bullone e ottenere la tensione desiderata. Inoltre, una superficie più fluida può aiutare a ridurre la formazione di concentratori di stress, che sono aree del bullone in cui è più probabile che lo stress porti a un fallimento, in particolare sotto il carico ciclico.
Durezza superficiale: la durezza della superficie del bullone svolge un ruolo significativo nella sua resistenza all'usura e capacità di resistere alla deformazione sotto carico. Una superficie indurita può aumentare significativamente la resistenza del bullone, specialmente in ambienti ad alto stress. Aiuta a impedire che la superficie venga facilmente deformata, il che potrebbe portare a un fallimento, specialmente nelle applicazioni soggette a forze pesanti o vibrazioni.
Rivestimenti e placcatura: l'applicazione di rivestimenti protettivi (come galvanizzazione, placcatura di zinco o fosfating) può migliorare la resistenza del bullone alla corrosione, che altrimenti può indebolire il bullone nel tempo e influenzare la sua resistenza. I rivestimenti forniscono anche una superficie più fluida, migliorando le caratteristiche di attrito del bullone durante il serraggio. Tuttavia, alcuni rivestimenti possono alterare leggermente le dimensioni o introdurre un coefficiente di attrito che influisce sulla distribuzione del carico e la coppia di serraggio.
Passivazione o pealing di colpi: processi come la passivazione (per rimuovere gli strati di ossido) o la soffocamento del tiro (per introdurre sollecitazioni di compressione in superficie) possono migliorare significativamente la resistenza a fatica del bullone. La peding del tiro, ad esempio, rafforza il bullone comprimendo la superficie e riducendo il rischio di iniziazione delle crepe, che migliora la sua durata complessiva in carichi dinamici.
3. Fila fila e tolleranza:
Montare tra bullone e dado o foro: l'adattamento preciso tra le filettature del bullone e il dado di accoppiamento o il foro toccato influenza la resistenza alla trazione e la capacità di carico del dispositivo di fissaggio. Le tolleranze strette garantiscono un adattamento migliore, riducendo qualsiasi gioco tra il bullone e il dado o il foro, che può portare a una concentrazione di sollecitazione e eventuali guasti sotto carico. Gli adattamenti allentati possono portare a connessioni più deboli e ridurre la resistenza complessiva dell'articolazione bullonata.
4. Bullone Lunghezza e diametro:
Diametro: il diametro del bullone è direttamente correlato alla sua resistenza alla trazione. Un bullone di diametro maggiore può gestire carichi più elevati senza rottura o deformazione. Questo perché un'area trasversale maggiore aumenta la capacità di carico del bullone. Tuttavia, l'aumento del diametro richiede anche tolleranze di produzione più precise per mantenere un'elevata resistenza e prevenire potenziali debolezze, specialmente nelle porzioni filettate.
Lunghezza: la lunghezza del bullone contribuisce anche alla sua resistenza. I bulloni più lunghi forniscono più superficie per l'impegno del filo, migliorando la distribuzione delle forze. Tuttavia, i bulloni eccessivamente lunghi potrebbero portare a problemi con lo stretching del filo o il consumo eccessivo, che potrebbero ridurre la loro forza efficace. La lunghezza deve essere progettata in modo appropriato per l'applicazione.
5. Preload e tensionamento:
Il design del bullone, in particolare in termini di geometria del filo e finitura superficiale, influenza la quantità di precarico o tensione che può essere applicata in modo sicuro. I bulloni adeguatamente tensiti possono migliorare la distribuzione del carico e la resistenza all'allentamento sotto carichi dinamici. Più fluida è la superficie e più accuratamente i fili sono tagliati, più coerente può essere il precarico, che migliora direttamente la resistenza e le prestazioni del bullone nell'applicazione strutturale.
6. Affaticamento e resistenza al carico ciclico:
La progettazione del filo e la finitura superficiale contribuiscono in modo significativo alla resistenza del bullone al guasto della fatica, che è fondamentale nelle applicazioni sottoposte a carichi ripetuti o ciclici. Un profilo del filo progettato correttamente e la finitura superficiale liscia riducono il potenziale per le crepe per iniziare e propagare in condizioni di carico dinamico, rendendo il bullone più resistente al guasto della fatica nel tempo.3
