औद्योगिक उत्पादन और दैनिक उपकरण अनुप्रयोग में, बोल्ट संरचनात्मक भार को ठीक करने, जोड़ने और वहन करने के लिए जिम्मेदार कोर कनेक्टिंग फास्टनरों के रूप में कार्य करते हैं। लंबी अवधि की सेवा के दौरान,बोल्टलोड की स्थिति, कार्य वातावरण, विनिर्माण प्रक्रियाओं और असेंबली गुणवत्ता जैसे कई कारकों से प्रभावित होते हैं, जो आसानी से फ्रैक्चर विफलता का कारण बन सकते हैं। इससे उपकरण बंद हो सकते हैं, संरचनात्मक विफलता हो सकती है और यहां तक ​​कि गंभीर सुरक्षा दुर्घटनाएं भी हो सकती हैं। यह पेपर व्यवस्थित रूप से सामान्य फ्रैक्चर रूपों, गठन तंत्र, ओवरलोड फ्रैक्चर की मैक्रोस्कोपिक फ्रैक्चर विशेषताओं, बोल्ट की विभिन्न लोडिंग स्थितियों के तहत उच्च जोखिम वाली फ्रैक्चर स्थिति और फ्रैक्चर स्थितियों का परिचय देता है, बोल्ट विफलता की रोकथाम, उपकरण रखरखाव और प्रक्रिया अनुकूलन के लिए तकनीकी सहायता प्रदान करता है।

I. बोल्ट के सामान्य फ्रैक्चर फॉर्म

1. अधिभार फ्रैक्चर

ओवरलोड फ्रैक्चर तब होता है जब बोल्ट पर लगाया गया तात्कालिक भार सामग्री की अंतिम तन्य शक्ति से अधिक हो जाता है, जो विशिष्ट स्थैतिक नमनीय या भंगुर फ्रैक्चर से संबंधित होता है। इस प्रकार का फ्रैक्चर स्पष्ट पूर्व-विफलता संकेतों के बिना अचानक होता है। नमनीय सामग्रियों के लिए, फ्रैक्चर सतह आम तौर पर एक कप-शंकु आकार या खुरदरी सतहों और महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण के साथ 45-डिग्री झुका हुआ खंड प्रस्तुत करती है। उच्च शक्ति वाले भंगुर बोल्ट के लिए, फ्रैक्चर सतह नगण्य प्लास्टिक विरूपण के साथ अपेक्षाकृत सपाट होती है।

फ्रैक्चर के कारण: अनुचित संरचनात्मक डिजाइन के कारण कम आकार के बोल्ट का चयन होता है और अपर्याप्त लोड मार्जिन होता है, जिसके परिणामस्वरूप दीर्घकालिक अधिभार संचालन होता है। उपकरण संचालन के दौरान अचानक असामान्य कामकाजी स्थितियां जैसे प्रभाव भार और क्षणिक अधिभार भी तात्कालिक ओवर-लिमिट लोडिंग का कारण बन सकते हैं। उदाहरण के लिए, अधिक वजन उठाने पर क्रेन उठाने वाले तंत्र के कनेक्टिंग बोल्ट ओवरलोड फ्रैक्चर से पीड़ित हो सकते हैं।

2. थकान फ्रैक्चर

थकान फ्रैक्चर बोल्ट की सबसे आम विफलता है। लंबे समय तक चक्रीय भार जैसे वैकल्पिक तनाव, संपीड़न, झुकने और कंपन के तहत, तनाव एकाग्रता वाले क्षेत्रों में सूक्ष्म थकान दरारें शुरू हो जाती हैं। भार चक्रों के साथ दरारें धीरे-धीरे फैलती हैं, जिससे प्रभावी असर क्षेत्र लगातार कम होता जाता है और अंततः अचानक फ्रैक्चर हो जाता है, भले ही कार्य भार रेटेड मूल्य से अधिक न हो। स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण के बिना थकान फ्रैक्चर होता है। फ्रैक्चर की सतह आम तौर पर विशिष्ट शैल-जैसी या वार्षिक रिंग-जैसी बनावट के साथ चिकनी होती है।

फ्रैक्चर के कारण: लंबे समय तक घूमने वाली गति और उपकरण की उच्च आवृत्ति कंपन के कारण बोल्ट समय-समय पर वैकल्पिक तनाव का शिकार होते हैं। उदाहरण के लिए, ऑटोमोबाइल इंजन के कनेक्टिंग रॉड बोल्ट पिस्टन और कनेक्टिंग रॉड्स की उच्च-आवृत्ति पारस्परिक गति से चक्रीय तनाव और संपीड़न भार को सहन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप संचित थकान क्षति और अंततः थकान फ्रैक्चर होता है।

3. संक्षारण फ्रैक्चर

जब बोल्ट संक्षारक वातावरण में काम करते हैं, तो आधार सामग्री पर रासायनिक या इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण होता है, जिससे जंग और पिटिंग संक्षारण जैसे सतह दोष बनते हैं। ये दोष बोल्ट के प्रभावी असर क्षेत्र और यांत्रिक शक्ति को कम कर देते हैं, जिससे सामान्य कामकाजी भार के तहत फ्रैक्चर हो जाता है। फ्रैक्चर सतहों पर जंग की परतें और जंग के गड्ढे जैसे संक्षारण उत्पाद देखे जा सकते हैं।

फ्रैक्चर के कारण: आर्द्र, नमक-स्प्रे या एसिड-बेस संक्षारक वातावरण में काम करने वाले बोल्ट में संक्षारण विफलता का खतरा होता है, जैसे कि समुद्र के पास संरचनात्मक इस्पात सुविधाएं और रासायनिक औद्योगिक उपकरण। उदाहरण के लिए, जहाज के डेक पर कनेक्टिंग बोल्ट समुद्री जल और नमक स्प्रे से लगातार नष्ट हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री का क्षरण और संक्षारण फ्रैक्चर होता है।

4. तनाव संक्षारण फ्रैक्चर

तनाव संक्षारण फ्रैक्चर निरंतर तन्य तनाव और विशिष्ट संक्षारक मीडिया की संयुक्त कार्रवाई के तहत होने वाली भंगुर फ्रैक्चर को संदर्भित करता है। प्रारंभिक चरण में दरार स्पष्ट विफलता के लक्षणों के बिना धीरे-धीरे बढ़ती है, और दरार महत्वपूर्ण आकार तक पहुंचने पर अचानक फ्रैक्चर हो जाता है। फ्रैक्चर सतह तनाव विफलता और संक्षारण क्षति की दोहरी विशेषताओं को प्रस्तुत करती है।

फ्रैक्चर के कारण: कुछ बोल्ट सामग्री विशिष्ट संक्षारक वातावरण में कम स्थिर तन्य तनाव के तहत तनाव संक्षारण दरारें उत्पन्न और विस्तारित कर सकती हैं। एक विशिष्ट मामला क्लोराइड-समृद्ध वातावरण में ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील बोल्ट का तनाव संक्षारण फ्रैक्चर है।

5. हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट फ्रैक्चर

विनिर्माण या सेवा के दौरान, हाइड्रोजन परमाणु बोल्ट सामग्री के अंदर प्रवेश करते हैं और जमा होते हैं, जिससे हाइड्रोजन अणु बनते हैं जो भारी आंतरिक दबाव पैदा करते हैं। इससे जाली टूटती है और माइक्रोक्रैक फैलती है, जिससे अंततः भंगुर फ्रैक्चर होता है। हाइड्रोजन भंगुरता एक विशिष्ट भंगुर विफलता है जो सपाट फ्रैक्चर सतहों और कोई स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण की विशेषता है।

फ्रैक्चर के कारण: पर्याप्त डिहाइड्रोजनेशन उपचार के बिना इलेक्ट्रोप्लेटिंग, एसिड पिकलिंग, फॉस्फेटिंग और अन्य सतह उपचार प्रक्रियाओं के दौरान हाइड्रोजन परमाणु स्टील मैट्रिक्स में प्रवेश करते हैं।उच्च शक्ति वाले स्टील बोल्टहाइड्रोजन उत्सर्जन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हैं। चढ़ाना समाधान में अत्यधिक हाइड्रोजन आयन सांद्रता और अयोग्य डीहाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाएं हाइड्रोजन उत्सर्जन फ्रैक्चर के मुख्य प्रेरक हैं।

6. विनिर्माण दोष के कारण फ्रैक्चर

कच्चे माल के उत्पादन और बोल्ट निर्माण के दौरान उत्पन्न आंतरिक और सतह दोष तनाव एकाग्रता स्रोत बनाते हैं। लोड के तहत, दोष वाले स्थानों पर तनाव तेजी से बढ़ता है, जिससे दरार शुरू होती है और तेजी से फैलती है, जो अंततः फ्रैक्चर का कारण बनती है। फ्रैक्चर सतह पर मूल विनिर्माण दोष विशेषताएं स्पष्ट रूप से देखी जा सकती हैं।

फ्रैक्चर के कारण: कच्चे माल के दोष जैसे समावेशन, सरंध्रता, सिकुड़न गुहाएं और पृथक्करण; फोर्जिंग, ताप उपचार और टर्निंग प्रक्रियाओं का अनुचित नियंत्रण शमन दरारें, पीसने वाली दरारें, उपकरण के निशान और खरोंच का कारण बनता है।

द्वितीय. बोल्ट ओवरलोड फ्रैक्चर के तीन विशिष्ट क्षेत्र

1. फाइबर जोन

पद: फ्रैक्चर सतह के केंद्र में स्थित, दरार की शुरुआत और प्रारंभिक प्रसार क्षेत्र के रूप में कार्य करता है।

रूपात्मक विशेषताएँ: सतह खुरदरी और रेशेदार है जिसमें दृश्यमान प्लास्टिक विरूपण और माइक्रोवॉइड एकत्रीकरण है, जो तन्य फ्रैक्चर की एक विशिष्ट विशेषता है।

गठन तंत्र: प्रारंभिक फ्रैक्चर चरण में, बोल्ट सामग्री तनाव के तहत प्लास्टिक रियोलॉजी से गुजरती है। माइक्रोवोइड्स रेशेदार फ्रैक्चर आकृति विज्ञान बनाने के लिए उत्पन्न होते हैं, बढ़ते हैं, एकत्रित होते हैं और जुड़ते हैं।

2. विकिरण क्षेत्र

पद: तेजी से दरार प्रसार चरण के अनुरूप, फाइबर क्षेत्र के बाहर स्थित है।

रूपात्मक विशेषताएँ: फ्रैक्चर की सतह केंद्र से बाहर की ओर फैली हुई स्पष्ट रेडियल या हेरिंगबोन बनावट के साथ अपेक्षाकृत सपाट है।

गठन तंत्र: जब प्रारंभिक दरार महत्वपूर्ण आकार तक फैल जाती है, तो यह तीव्र प्रसार चरण में प्रवेश करती है। दरार की नोक पर गंभीर तनाव एकाग्रता तेजी से ट्रांसग्रेन्युलर या इंटरग्रेन्युलर फाड़ का कारण बनती है, जिससे रेडियल फ्रैक्चर आकृति विज्ञान बनता है।

3. कतरनी होंठ क्षेत्र

पद: फ्रैक्चर सतह के सबसे बाहरी किनारे पर वितरित, अंतिम फ्रैक्चर चरण में बनता है।

रूपात्मक विशेषताएँ: सतह विशिष्ट कतरनी फिसलन विशेषताओं के साथ चिकनी और झुकी हुई है, जो एक कुंडलाकार कतरनी होंठ बनाती है, जो तन्य फ्रैक्चर की अंतिम विशेषता है।

गठन तंत्र: अंतिम फ्रैक्चर चरण में, अवशिष्ट सामग्री उच्च तनाव के तहत अधिकतम कतरनी विमान के साथ फिसलती है और फट जाती है, जिससे प्लास्टिक कतरनी विरूपण होता है और कतरनी होंठ संरचना बनती है।

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तृतीय. बोल्ट ओवरलोड फ्रैक्चर की सामान्य स्थितियाँ

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1. नट बियरिंग सतह के पास पहला थ्रेड टूथ

बोल्ट कनेक्शन का भार मुख्य रूप से मेशिंग थ्रेड दांतों के माध्यम से प्रेषित होता है। नट धारक सतह के पास पहला धागा दांत सबसे बड़ा भार सहन करता है और सबसे गंभीर तनाव एकाग्रता प्रस्तुत करता है। लंबी अवधि की सेवा के दौरान ओवरलोड फ्रैक्चर के लिए यह सबसे संवेदनशील स्थिति है।

2. बोल्ट हेड और शैंक के बीच संक्रमण पर थ्रेड रूट

थ्रेड रूट में अचानक ज्यामितीय परिवर्तन और एक उच्च तनाव एकाग्रता गुणांक होता है। जटिल तनाव स्थितियों के साथ, यह बोल्ट का संरचनात्मक कमजोर बिंदु बन जाता है और अधिभार और प्रभाव भार के तहत फ्रैक्चर होने का खतरा होता है।

3. स्मूथ शैंक और थ्रेड सेक्शन के बीच संक्रमण क्षेत्र

चिकनी टांग और धागे के खंड के जंक्शन पर क्रॉस-अनुभागीय आकार और संरचना में अचानक परिवर्तन स्पष्ट तनाव एकाग्रता और असमान तनाव वितरण का कारण बनता है। यह स्थिति अधिभार स्थितियों के तहत आसानी से दरार उत्पन्न करती है और फ्रैक्चर विफलता की ओर ले जाती है।

चतुर्थ. अलग-अलग लोडिंग फॉर्म के तहत बोल्ट फ्रैक्चर की स्थिति

1. तन्य तनाव के तहत फ्रैक्चर

विशिष्ट कप-शंकु फ्रैक्चर और स्पष्ट समग्र बढ़ाव और गर्दन की विकृति देखी जा सकती है। तन्य अधिभार के तहत उच्च-क्रूरता वाले बोल्ट के लिए, अंतिम फ्रैक्चर खंड बोल्ट अक्ष के साथ लगभग 45-डिग्री कतरनी कोण बनाता है, जो विशिष्ट नमनीय अधिभार फ्रैक्चर से संबंधित होता है, जो ज्यादातर कमजोर थ्रेड रूट स्थिति में होता है।

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2. प्रभाव तनाव और झुकने वाले क्षण के तहत फ्रैक्चर

रेडियल बनावट और कतरनी होंठ फ्रैक्चर सतह पर देखे जा सकते हैं, जबकि कतरनी होंठ पूर्ण कुंडलाकार आकार के बिना अधूरे और असमान रूप से वितरित होते हैं। फ्रैक्चर मामूली प्लास्टिक विरूपण और स्पष्ट भंगुर विशेषताओं को प्रस्तुत करता है, जो मुख्य रूप से तात्कालिक प्रभाव और झुकने वाले भार के कारण होता है।

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3. संयुक्त मरोड़ और तनाव तनाव के तहत फ्रैक्चर

संयुक्त मरोड़ और तन्य भार के तहत, फ्रैक्चर सतह स्पष्ट रूप से घूमती हुई मरोड़ वाली बनावट, साथ ही अर्धचंद्राकार या पंखे के आकार की आकृतियाँ दिखाती है। फ्रैक्चर की विशिष्ट विकृति और ऑफसेट मरोड़ वाले कतरनी बल के तहत कतरनी तल के साथ सामग्री के सापेक्ष फिसलन और टूटने से बनती है।

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