El equipo funcionará en un ambiente hostil con una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche o en condiciones de gran diferencia de temperatura antes y después del arranque.y el rendimiento de apretamiento de los tornillos y los orificios de tornillo se verá significativamente afectado debido a la expansión térmica y la contracción en fríoEspecialmente para el escenario de aplicación del orificio de tornillo de pared delgada, la diferencia del coeficiente de expansión térmica del material determina directamente el cambio de la fuerza de sujeción.Este trabajo comenzará con la influencia de la diferencia de temperatura en la fuerza de apretamiento de perno y el orificio del tornillo, analizar el mecanismo de la diferencia de expansión térmica y proponer el diseño y la selección de materiales para adaptarse al entorno de la diferencia de temperatura.

1El mecanismo de influencia de la diferencia de temperatura en los tornillos y los orificios de los tornillos

En el entorno de diferencia de temperatura, el coeficiente de expansión térmica de cada componente del equipo es diferente,y los pernos y los orificios de tornillo producirán tensión adicional debido a la inconsistencia del grado de expansión o contracciónLos mecanismos principales se describen de la siguiente manera:

1.1 Cambio de esfuerzo causado por la diferencia de expansión térmica

Diferencia de material en el coeficiente de expansión térmica La diferencia en el coeficiente de expansión térmica de diferentes materiales puede conducir al desplazamiento relativo entre los tornillos y los orificios de tornillo,que causa el cambio o el aflojamiento de la fuerza de pretensión.

Cuando la diferencia de temperatura entre el día y la noche es grande, la velocidad de calentamiento o enfriamiento del equipo no es constante,que puede provocar una distribución desigual de las tensiones en el orificio de tornillo y afectar a la estabilidad de la fuerza de sujeción.

1.2 Concentración de la tensión térmica

Antes y después del arranque del equipo, la tensión térmica se concentra en las zonas locales debido al cambio repentino de la diferencia de temperatura,que es particularmente desfavorable para la fuerza de apretamiento de los tornillos y los agujeros de tornillo:

La raíz del hilo es el área de concentración de tensión, y la expansión a altas temperaturas puede causar la expansión de la micro grieta del material.

Los orificios de tornillo de paredes delgadas tienen más probabilidades de perder la estanqueidad de la coordinación del hilo debido a la deformación local causada por la diferencia de temperatura.

2. Impacto específico de la diferencia de temperatura en la fuerza de apretamiento

2.1 Aumento o disminución de la fuerza de apretamiento

Cuando el perno se expande más rápido que el orificio del tornillo, la fuerza de sujeción aumenta, lo que puede conducir al arrastramiento del perno o al rendimiento local del material.

Cuando la velocidad de contracción del perno es más rápida que el orificio del tornillo, la fuerza de sujeción se reduce y puede producirse aflojamiento o falla de conexión.

2.2 Efecto de la fatiga térmica y de la carga cíclica

Los ciclos de temperatura repetidos pueden causar un fenómeno de fatiga térmica y afectar a la vida útil de los sujetadores:

El ciclo térmico de iniciación de la superficie del material intensifica el desarrollo de micro grietas en la superficie de contacto del hilo.

Los cambios en la fuerza de desacoplamiento del tornillo acompañados de una pequeña acumulación de deslizamiento pueden conducir al autoaflojamiento del tornillo.

3Sugerencias sobre el diseño y la selección de materiales para el entorno de diferencia de temperatura

3.1 Elegir los materiales adecuados

En el entorno del material de correspondencia de alta expansión térmica con una gran diferencia de temperatura,Se seleccionarán los tornillos con el coeficiente de expansión térmica cercano al material del orificio de tornillo.Por ejemplo:

Combinación de acero y acero (por ejemplo, tornillo de acero 35 CrMo y perforaciones de tornillo Q235)

Los tornillos de aleación de titanio se utilizan para equipos ligeros

Materiales resistentes a altas y bajas temperaturas con alta resistencia al calor y dureza a bajas temperaturas, como una aleación de níquel alto (Inconel 718) o acero inoxidable martensítico (17-4 PH).

3.2 Optimizar el diseño de los orificios de tornillo y los tornillos

El ángulo circular de la raíz del hilo se optimiza para aumentar el radio del ángulo circular de la raíz del hilo, reducir la concentración de tensión y mejorar la resistencia a la fatiga térmica.

El espesor de la pared debe cumplir con los requisitos de estabilidad estructural en el proceso de expansión térmica, para evitar la falla del orificio de tornillo debido a que es demasiado delgado.

3.3 Control preciso de la fuerza de pretensión

Critical para el diseño y control de la pretensión en entornos de diferencia de temperatura:

Utilice una herramienta de control de par estable bajo carga dinámica.

El diseño de la pretensión está optimizado para ser compatible con los cambios de carga causados por diferencias extremas de temperatura.

No se puede ignorar la influencia del entorno de diferencia de temperatura en la fuerza de sujeción de los tornillos y los orificios de tornillo.diseño optimizado y proceso de tratamiento de la superficie, el rendimiento y la vida útil de los tornillos en entornos extremos pueden mejorarse significativamente.el riesgo de fallo de la conexión del perno se puede predecir de manera efectiva, para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo del equipo.