Das Vorhandensein von Einschlüssen oder mikroskopischen Defekten in rostfreien Stahlschrauben kann ihre Ermüdungsbeständigkeit und die Gesamtfestigkeit auf folgende Weise erheblich beeinflussen:
1. Stresskonzentration
Einschlüsse wie nicht-metallische Partikel (Oxide, Sulfide oder Silikate) oder mikroskopische Defekte (Poren, Risse oder Hohlräume) wirken als Spannungskonzentratoren. Diese Unvollkommenheiten stören den gleichmäßigen Spannungsfluss über die Bolzenoberfläche und konzentrieren die angelegten Kräfte um die Einbeziehung oder den Defekt. Dieser lokalisierte Stresserhöhung kann zu:
Initiierung von Rissen: Spannungskonzentrationen können Risse auslösen, insbesondere unter zyklischer Belastung oder schwankender Belastungen.
Frühgeborener Ermüdungsversagen: Risse, die bei Einschlüssen oder Defekten beginnen, sind häufig die Ausgangspunkte für den Ermüdungsversagen, was zu Rissausbreitung und eventuellem Bruch des Bolzens unter niedrigeren Spannungsniveaus führt, als für einen fehlerfreien Bolzen zu erwarten wäre.
2. Verringerte Ermüdungsstärke
Edelstahlschrauben sind typischerweise so konzipiert, dass sie wiederholtes Beladen und Entladen standhalten, wie in Hochvibrationsanwendungen (z. B. Automobile, Luft- und Raumfahrt) zu sehen ist. Einschlüsse oder mikroskopische Defekte schwächen jedoch das Material und verringern seine Ermüdungsstärke. Dies führt zu:
Niedrigere Ermüdungslebensdauer: Selbst kleinere Unvollkommenheiten können die Anzahl der Lastzyklen, die der Bolzen vor dem Ausfall ertragen kann, drastisch verringern.
Früheres Beginn des Ermüdungsrisses: Kleine Defekte dienen als Ausgangspunkte für Risse, die sich unter zyklischer Belastung schneller ausbreiten, was zu früheren Ausfällen als Bolzen ohne solche Defekte führt.
3.. Reduzierte Zugfestigkeit
Einschlüsse und Defekte können auch die Gesamtzugfestigkeit von beeinflussen Edelstahlschrauben , was für Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist, an denen hohe axiale Kräfte beteiligt sind. Die Wirkung auf die Zugfestigkeit kann sich als:
Lokalisierte Schwächung: Einschlüsse oder mikroskopische Defekte verringern die Fähigkeit des Materials, die Zuglast gleichmäßig zu bewältigen, was dazu führt, dass sie bei niedrigeren Spannungsniveaus als erwartet versagt.
Duktilitätsverlust: Einige Einschlüsse, insbesondere solche mit spröden Eigenschaften, verringern die Duktilität von Edelstahl. Dies macht das Material weniger in der Lage, vor dem Versagen plastisch zu verformen, und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer spröden Fraktur unter hohen Lasten.
4. Einfluss auf die strukturelle Integrität
In Umgebungen mit hoher Stress, wie z. Das Vorhandensein von mikroskopischen Defekten oder Einschlüssen:
Reduziert die Lebensdauer der Müdigkeit: Dies kann in sicherheitskritischen Anwendungen, bei denen eine langfristige Haltbarkeit erforderlich ist, besonders von entscheidender Bedeutung sein.
Erhöht das Ausfallrisiko unter dynamischer Belastung: Bei Anwendungen mit schwankenden oder Schockbelastungen können diese Defekte die Wahrscheinlichkeit eines Versagens dramatisch erhöhen, da die Fähigkeit des Materials, variable Spannung zu widerstehen, beeinträchtigt wird.
5. Kriech- und Korrosionsbeständigkeit
In einigen Fällen können Einschlüsse den Kriechwiderstand (Widerstand gegen Verformungen bei konstanter Spannung bei hohen Temperaturen) und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahlschrauben negativ beeinflussen. Dies kann ihre Leistung in anspruchsvollen Umgebungen wie folgt weiter beeinträchtigen:
Erhöhte Temperaturanwendungen: Defekte oder Einschlüsse können zu einer lokalisierten Erwärmung und einer beschleunigten Oxidation führen, wodurch die Gesamtstärke des Materials verringert wird.
Korrosionsinitiierung: Einschlüsse können Stellen für Korrosionsanschlüsse erzeugen, insbesondere in chloridreichen Umgebungen, was zu Spannungskorrosionsrissen (SCC) führt, die den Materialverschlechter verschlechtert.
6. Test- und Qualitätskontrolle
Um diese Effekte zu mildern, werden rostfreie Stahlschrauben strenger Inspektion und Test (z. B. unter Verwendung von Ultraschalltests, Röntgeninspektion oder Wirbelstromtests) durchgeführt, um schädliche Einschlüsse oder Defekte zu erkennen und zu beseitigen. Bolzen unterliegen oft:
Zugtests: Bewertung der tragenden Kapazität.
Ermüdungstests: Bestimmen Sie die Anzahl der Zyklen, die sie vor dem Versagen standhalten können.
Nicht-zerstörerische Tests (NDT): Identifizierung interner Defekte, die die Festigkeit und den Ermüdungswiderstand der Schrauben beeinflussen können.
