ISO 3800 Резбови крепежни елементи - Изпитване на умора от аксиално натоварване - Методи за изпитване и оценка на резултатите

В стандарта „ISO 3800 Резбови крепежни елементи - Изпитване на умора при аксиално натоварване - Методи за изпитване и оценка на резултатите“, публикуван от Международната организация по стандартизация (ISO), са обяснени условията за извършване на изпитвания на умора при аксиално натоварване на резбови крепежни елементи и са дадени препоръки за оценка на резултатите.

Освен ако не е уговорено друго, изпитванията са от типа на променливо напрежение и се извършват при стайна температура, като приложеното натоварване е центрирано по надлъжната ос на крепежния елемент. Влиянието на прилягането на затегнатите части върху напрежението в крепежния елемент не се взема предвид.

Този метод позволява определяне на якостта на умора на резбовани крепежни елементи.

Резултатите от изпитванията могат да бъдат повлияни от условията на изпитване. Следователно, този стандарт определя минимални изисквания за смекчаване на този ефект. Включени са и методи за калибриране и центриране на изпитвателната апаратура.

По принцип се провеждат тестове на резбови крепежни елементи, за да се определят свойствата на умора, като например кривата на Вьолер. Резбовите крепежни елементи, които ще бъдат тествани, се монтират в машина за изпитване на умора при аксиално натоварване и се подлагат на променливо опънно натоварване.

Постоянното средно напрежение често се използва за определяне на неограничен живот. Коефициентът на постоянно напрежение често се използва за изпитване за приемане на качеството.

Изпитването продължава, докато изпитваната част се разруши или се превиши предварително определен брой цикли на напрежение. Броят на изпитвателните цикли обикновено се определя от материала или якостта на умора на изпитваната проба. Освен ако не е посочено друго, разрушаването се определя като пълно разделяне на крепежния елемент на две части.

Изпитвателната машина, използвана в тези тестове, е оборудвана с устройство, което автоматично поддържа натоварванията в рамките на 2 процента от необходимите стойности по време на целия тест и отчита и записва общия брой цикли на тест. За да се гарантира тази точност, изпитвателната машина се калибрира периодично. Честотният диапазон на теста трябва да бъде между 4,2 Hz и 250 Hz. Изпитвателната машина генерира синусоидално колебание на натоварването върху изпитваното парче. Изпитвателната машина трябва да има устройство, което предотвратява автоматичното ѝ рестартиране след спиране поради прекъсване на захранването.

Изпитвателните приспособления трябва да могат да предават аксиални натоварвания към изпитваното тяло. Основните изисквания са илюстрирани на фигурите, предоставени в стандарта. Препоръчва се самоцентриране.

Периодично трябва да се проверява подравняването на изпитвателното приспособление. Това трябва да се определи с помощта на контролен шпилка с четири тензодатчика, разположени под ъгъл от 90 инча (227 см) върху обща централна линия около оста. Дължината на успоредната част на шпилката за проверка на натоварването трябва да бъде четири пъти по-голяма от диаметъра ѝ. Разликата между максималното напрежение и номиналното напрежение на опън, измерено при 50 процента от диапазона на натоварване, използван на машината, не трябва да надвишава 6 процента от номиналното напрежение на опън. Не се препоръчват самонастройващи се устройства. Ако се използват, подравняването трябва да се провери внимателно, тъй като всяко ексцентрично натоварване може значително да промени резултатите от изпитването за умора.

Накратко, стандартът ISO 3800 определя:

• Стандартни условия на изпитване за аксиално (базирано на опън) изпитване на умора на резбовани крепежни елементи (напр. болтове, шпилки).
• Указания за настройка на теста, включително прилагане на натоварване, контрол на околната среда и калибриране на оборудването.
• Методи за оценка, използващи S–N криви (напрежение спрямо брой цикли) и статистически анализ.

Целта на този стандарт е да оцени якостта на умора на крепежните елементи, което е от решаващо значение за прогнозиране на дълготрайността при циклични натоварвания.

Основните процедури за изпитване, описани в този стандарт, са:

• Изпитвания с ограничена дълготрайност: Умората на материала се определя при зададени амплитуди на напрежение. Обикновено се изпитват минимум шест образци при постоянни нива на напрежение, за да се оцени разпределението на дълготрайността на материала при умора. Статистическата оценка определя нивата на напрежение за 10%, 50% и 90% вероятности за повреда, обикновено показани с помощта на Гаусов вероятностен график.
• Преходен (безкраен живот) диапазон: Тези тестове определят границата на умора (граница на издръжливост), при която повредата продължава дори след много цикли. Използват се методи като стълбовиден, граничен или арксинусов анализ. Статистически надеждните граници на умора (например в рамките на плюс/минус 5 процента) обикновено изискват 15–30 образци.

Тестовете генерират S–N криви, които изобразяват амплитудата на напрежението спрямо броя цикли до разрушаване (N). Статистическите инструменти оценяват граничните стойности на издръжливост за определена надеждност. Методите включват:

• Гаусов вероятностен модел за данни с ограничен жизнен цикъл.
• Методи за стълбища, граници или арксинусоидни методи за оценка на преходния диапазон.

Основните причини, поради които стандартът ISO 3800 е важен, са:

• Предотвратява повреди от умора: Много механични повреди в машини, превозни средства и конструкции са причинени не само от единични претоварвания, но и от повтарящи се циклични натоварвания. Като предоставя стандартна процедура за определяне на якостта на умора, този стандарт помага на инженерите да проектират крепежни елементи, които няма да се напукат или счупят неочаквано по време на употреба.
• Осигурява глобално сравними резултати от тестовете: Без общ стандарт, две лаборатории биха могли да тестват един и същ болт и да получат различни резултати поради разлики в оборудването, методите на натоварване или подготовката на пробите. Този стандарт точно определя изискванията към машината, прилагането на натоварването, подравняването и методите за оценка, като осигурява повторяемост и сравнимост на резултатите в различните страни и индустрии.
• Поддържа критични за безопасността приложения: Крепежните елементи се използват в аерокосмическата, автомобилната, железопътната, строителната и тежкото машиностроене, където дори повреда на един болт може да доведе до катастрофални аварии. Спазвайки този стандарт, производителите могат да докажат, че техните продукти отговарят на изискванията за умора на материала, необходими за тези високорискови приложения.
• Подобрява разработването на продукти и контрола на качеството: Екипите за научноизследователска и развойна дейност използват тези стандартни тестове, за да оценят нови материали, покрития или дизайни преди масово производство. Екипите за контрол на качеството могат да провеждат периодични тестове, за да гарантират, че всяка партида отговаря на изискванията за издръжливост.
• Позволява проектиране, базирано на надеждност: Този стандарт включва методи за статистическа оценка (напр. S–N криви) и позволява на инженерите да проектират въз основа на желаната вероятност за дълготрайност. Този подход, основан на данни, намалява прекомерното проектиране (което води до разхищение на материали) и недостатъчното проектиране (което увеличава риска от повреда).

В резултат на това, ISO 3800 е авторитетният стандарт за оценка на аксиалната умора на резбовани крепежни елементи при контролирани лабораторни условия. Независимо дали сте производител на крепежни елементи, инженер по качеството или проектант на конструкции, този стандарт предоставя рамката за последователност, надеждност и проследимост при изпитванията за умора.

Нашата организация, която обслужва пазара от много години и следи щателно световните развития в науката и технологиите, разполага с квалифициран екип и обширна инфраструктура за провеждане на тестове, измервания и анализи в широк спектър от области за бизнеса от всички сектори. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със стандарта ISO 3800 „Резбови крепежни елементи - Изпитване на умора при аксиално натоварване - Методи за изпитване и оценка на резултатите“.