لا توجد قيمة واحدة لمقاومة الكلال تؤهّل كل مثبت من Inconel 718. تحدد نتيجة الكلال المفيدة حالة المادة وهندسة العينة أو المثبت والسطح وعملية تصنيع القلاوظ ودرجة الحرارة والإجهاد المتوسط وتاريخ التحميل ومعيار الفشل. وقد تفسر عينة مادة مصقولة السلوك؛ لكنها لا تستطيع وحدها اعتماد وصلة ملولبة للخدمة.
قبل قبول تقرير كلال، طابق ثلاثة أمور: الجزء المختبَر وعملية تصنيعه، وتاريخ الإجهاد، والنتيجة المطلوبة. نتيجة العينة الملساء دليل على المادة. واختبار مكوّن ملولب تمثيلي أقرب إلى الجزء الفعلي. ويظل على تقييم الوصلة أن يحدد الأحمال التي يتعرض لها الجزء فعلًا.
اقرأ الاختبار قبل قراءة المنحنى
درس Zhao وزملاؤه الدرجة 718 بعد معالجات حرارية مختلفة، باستخدام عينات ملساء على شكل ساعة رملية تحت شد وضغط معكوسين بالكامل عند 20 kHz. ويعني الانعكاس الكامل أن الإجهاد يتناوب بالتساوي بين الشد والضغط: نسبة الإجهاد R = الإجهاد الأدنى / الإجهاد الأقصى تساوي −1. كما راقب إعدادهم التجريبي التسخين الذاتي للعينة. [1، القسم 2]
| سعة الإجهاد | عدد الدورات المبلّغ عنه | النتيجة |
|---|---|---|
| 540 MPa | 1.57 × 10^9 | فشل بالكلال. |
| 520 MPa | 6.13 × 10^9، انتهاء الاختبار دون فشل | انتهاء الاختبار دون فشل؛ وليس عمرًا لانهائيًا. |
انتهاء الاختبار دون فشل يعني أن الاختبار انتهى دون تسجيل فشل بالكلال. وهذه ملاحظات فردية، وليست منحنى حد أدنى مؤهّلًا إحصائيًا. ولم تُختبَر المادة بوصفها تجميعًا من مسمار وصامولة. وتدعم مقارنات المعالجات في الورقة أهمية الحالة؛ لكنها لا تحدد إجهادًا مسموحًا لمنتجك الملولب. [1، القسمان 4–5 والملحق A]
يرسم منحنى S–N الإجهاد الدوري مقابل عدد الدورات حتى نتيجة محددة. تحقق مما إذا كان الإجهاد المرسوم سعة أو نطاقًا أو إجهادًا أقصى، وما إذا كان اسميًا أو موضعيًا. فقد تخلق مقارنة تعريفات مختلفة هامش أمان ظاهريًا كبيرًا لا وجود له.
القلاوظ يغيّر الأدلة المطلوبة
يركّز جذر القلاوظ الإجهاد. ويناقش دليل NASA المعنون دليل تصميم المثبتات الكلال في المنطقة الملولبة وفائدة إجهادات الضغط السطحية الناتجة عن الدرفلة على البارد. [2، ص.13] يوفر ذلك آلية لدراسة مسار القلاوظ المدرفل؛ لكنه لا يقدم معاملًا عامًا لمضاعفة عمر 718.
عند اقتراح قلاوظ مقطوع أو مدرفل، حدّد هندسة الجذر وتسلسل العملية بالنسبة إلى التعتيق والمعالجة السطحية اللاحقة وأساس الفحص. ويجب أن تمثل أدلة الكلال العملية المورّدة تلك. ونتيجة اجتياز GO / NO-GO تفحص الأبعاد، لا عمر الكلال.
توضح دراسة Vander Voort لمثبتات فعلية من 718 مسألة الفحص بصورة ملموسة: فهي تميّز بين العيوب عند جذر القلاوظ، وهي مواضع محتملة لبدء الكلال، والطيات المرصودة عند القمم. وتهم أيضًا احتياطاتها في التقطيع والتحضير، لأن تلف التحضير قد يشبه تلف التصنيع. [3، ص.826، 831–834] ولا تقدم الدراسة منحنى S–N للمكوّن أو تثبت أفضلية ثابتة في العمر للقلاوظ المدرفل. اتفق على موضع الفحص وطريقة التحضير ومعيار القبول؛ ولا تحتسب كل علامة سطحية عيبًا مكافئًا لغيره.
مثال محلول: قد يتزامن إجهاد دوري صغير مع إجهاد متوسط مرتفع
جميع المدخلات أدناه افتراضات تعليمية خيالية، وليست وصلة تم التحقق منها أو تعليمات تركيب أو توقعًا لعمر خدمة 718.
انظر إلى مسمار واحد في وصلة متحدة المحور ومحمّلة محوريًا وذات سلوك مرن خطي. وافترض عدم وجود انحناء أو تأثير رفع أو انزلاق أو لاخطية للحشية، مع بقاء الأجزاء متلامسة.
- حمل الشد المسبق عند التركيب F_i: 30 kN.
- مساحة إجهاد الشد A_s: 80 mm².
- حمل الفصل الخارجي P: يتغير دوريًا من 2 إلى 20 kN.
- نصيب المسمار من حمل فصل إضافي، C: 0.20. هنا C = k_b / (k_b + k_c)، حيث k_b وk_c هما الصلابتان المحوريتان للمسمار والأجزاء المربوطة.
باستخدام نموذج النوابض الأولي الذي تصفه NASA، يكون حمل المسمار F_b = F_i + CP ما دام التلامس قائمًا. [2، ص.13–15] ويعطي اتزان القوى عندئذ قوة الربط المتبقية F_c = F_i − (1 − C)P.
| الكمية | الحساب | النتيجة |
|---|---|---|
| حمل المسمار | 30 + 0.20 × (2 إلى 20) kN | 30.4–34.0 kN |
| الإجهاد المحوري الاسمي | 30,400–34,000 N / 80 mm² | 380–425 MPa |
| سعة الإجهاد | (425 − 380) / 2 | 22.5 MPa |
| الإجهاد المتوسط؛ R | (425 + 380) / 2; 380 / 425 | 402.5 MPa; R ≈ 0.894 |
| أدنى قوة ربط | 30 − 0.80 × 20 kN | 14 kN: يستمر التلامس في هذا النموذج. |
لا يمكن ببساطة مقارنة السعة 22.5 MPa مع حالة انتهاء الاختبار دون فشل عند 520 MPa في الورقة وإعلانها آمنة. فالإجهاد المتوسط ونسبة الإجهاد مختلفان بدرجة كبيرة؛ والإجهاد الاسمي لا يمثل إجهاد جذر القلاوظ؛ ويجب أن تمثل الأدلة الداعمة الجزء وعملية تصنيعه وظروف خدمته، مع تبرير الفروق بطريقة مقبولة لتقييم كلال المكونات. ولا تعطي هذه الحسابات معامل أمان للكلال أو عمرًا له.
غيّر الآن حمل الشد المسبق المفترض وحده إلى 10 kN. يتنبأ النموذج بفقدان التلامس عند P = 10 / 0.80 = 12.5 kN، أي دون الذروة 20 kN. وبعد الانفصال، لا تعود العلاقة الأصلية للوصلة المغلقة منطبقة؛ فلا تعمم نتيجة السعة الصغيرة على الدورة كلها. أعد أولًا تقييم تلامس الوصلة وتاريخ حمل المسمار. ولهذا تحتاج مراجعة الكلال إلى نطاق موثوق لحمل الشد المسبق، بما يشمل الفواقد، لا إلى القيمة المستهدفة عند التجميع وحدها.
طابق ظروف الخدمة وأساس القبول
لا تغطي نتيجة عند سعة ثابتة ودرجة حرارة الغرفة أي تحميل اعتباطي متغير السعة أو فترات مكوث عند الحرارة أو تعرض للتآكل. سجّل أعداد الدورات وتسلسلها وذرى الأحمال والتاريخ الحراري وفترات التثبيت والبيئة. وإذا غيّرت الحرارة حمل الشد المسبق أثناء الخدمة، فأدخل تاريخ الحمل الناتج في تقييم الكلال؛ ولا تستبدل تأهيل الكلال بنسبة الحمل المتبقي. ويغطي دليل حمل الشد المسبق هذه المسألة المنفصلة.
اسأل عما تسبب في فشل الاختبار الداعم أو إنهائه: اكتشاف شق أو فقد الصلابة أو الكسر أو عدد محدد من الدورات دون فشل. واسأل عن كيفية معالجة تشتت النتائج وعدد العينات وأساس الموثوقية المختار. فعينة واحدة ناجحة أو منحنى متوسط لا يصبحان تلقائيًا معيار قبول التصميم.
يمكن للمشتري جعل هذه المراجعة عملية بطلب بيان حالة المادة وهندسة الجزء ومسار تصنيع القلاوظ والسطح ودرجة الحرارة وتعريف الإجهاد ونسبة R والتردد وتاريخ الدورات وعدد العينات وتعريف النتيجة في التقرير. ثم تقرر الجهة المسؤولة عن التصميم ما إذا كان ذلك يمثل الرسم وظروف الخدمة، أو يحتاج إلى تصحيح مقبول، أو يتطلب أدلة مختلفة.
استخدم دليل UNJ مقابل UN لأسئلة شكل القلاوظ وتزاوجه؛ لا تغيّر نظام القلاوظ لمجرد السعي وراء ادعاء مواتٍ عن الكلال. ولحالة المادة ومواصفة الدفعة النهائية، راجع كيفية تحديد مواصفات مثبتات 718.
أدرج متطلب الكلال في الاستفسار
أرسل مراجعة الرسم، و حالة مادة 718، والمكونات المتزاوجة، وأساس حمل الشد المسبق، وتاريخ الحمل ودرجة الحرارة. حدّد مواصفة التصميم أو المكوّن الحاكمة وأي تأهيل مطلوب للكلال قبل مقارنة عروض الأسعار. وبالنسبة إلى تجميع من مسمار ربط بلا رأس وصامولة ووردة، حدّد جميع المكونات حتى لا يُظن أن تقريرًا عن المسمار وحده يمثل تقييمًا للتجميع.
تشمل شحنات BYBOLT شهادة فحص مادة EN 10204 3.1 وإمكانية تتبع رقم الصهرة والاختبارات الميكانيكية، مع الاتفاق في الطلب على الأجزاء المختبرة والطرق وأخذ العينات والقبول. وتشمل المنتجات الملولبة فحص عينات بمقاييس GO / NO-GO. ولا تعني هذه السجلات المعتادة تأهيل عمر الكلال. ويجب الاتفاق في عرض السعر على أي اختبارات كلال إضافية أو فحص PMI أو فحص من طرف ثالث. أرسل الرسم وظروف الخدمة للمراجعة.