उच्च -शक्ति वाले बोल्ट क्यों टूटते हैं?

हम अवचेतन रूप से सोचते हैं कि बोल्ट की ताकत जितनी अधिक होगी, उसके टूटने की संभावना उतनी ही कम होगी। हालाँकि, यह मामला नहीं है, बल्कि इसके विपरीत,उच्च-शक्ति वाले बोल्टसामान्य बोल्ट की तुलना में अधिक बार टूटते हैं, और इस घटना के पीछे एक मुख्य तर्क है।

सबसे पहले, हमें एक प्रमुख सिद्धांत को स्पष्ट करने की आवश्यकता है: बोल्ट की ताकत जितनी अधिक होगी, उसकी कठोरता उतनी ही अधिक होगी (वे सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं); जबकि कठोरता जितनी अधिक होगी, कठोरता उतनी ही कम होगी (वे नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं)। इसका मतलब है कि उच्च - शक्ति वाले बोल्टों में कम बढ़ाव होता है। यदि तनाव सीमा से अधिक हो जाता है, तो विफल होने से पहले सामान्य बोल्ट की तरह महत्वपूर्ण रूप से विकृत होने के बजाय, वे सीधे भंगुर फ्रैक्चर से गुजरेंगे। इससे भी अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि उच्च {{4} शक्ति वाले बोल्ट स्वाभाविक रूप से उच्च {{5} लोड परिदृश्यों में उपयोग किए जाते हैं और उनकी यांत्रिक संपत्ति सीमा से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। यदि अनुचित संचालन या असामान्य कामकाजी परिस्थितियों के कारण वास्तविक तनाव सीमा से अधिक हो जाता है, तो फ्रैक्चर होने की संभावना है। कम लोड वाले वातावरण के लिए, लागत को नियंत्रित करने के लिए साधारण बोल्ट का उपयोग किया जा सकता है, इसलिए उच्च शक्ति वाले बोल्ट की कोई आवश्यकता नहीं है, यही मुख्य कारण है कि उच्च शक्ति वाले बोल्ट आमतौर पर अधिक टूटते हैं।

उच्च शक्ति बोल्ट फ्रैक्चर के विशिष्ट कारणों में मुख्य रूप से निम्नलिखित श्रेणियां शामिल हैं:

1. असेंबली ओवरलोड फ्रैक्चर

उच्च शक्ति वाले बोल्टों को बांधने का मुख्य उद्देश्य "बोल्ट के अंतिम छोर पर धागे को घुमाना और दबाना" के बजाय, निर्दिष्ट प्रीलोड (लॉकिंग बल) उत्पन्न करने के लिए नट को कस कर बोल्ट को तन्य बनाना है। इसके कसने वाले टॉर्क में स्पष्ट मानक पैरामीटर होते हैं, जो आमतौर पर बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति के लगभग 75% पर नियंत्रित होते हैं। यह टॉर्क बोल्ट को मामूली लोचदार विरूपण उत्पन्न कर सकता है, और विरूपण द्वारा उत्पन्न रिवर्स तनाव प्रीलोड है। यदि कसने वाला टॉर्क मानक सीमा से अधिक है, तो बोल्ट अत्यधिक तन्य भार सहन करेगा, जिससे सीधे ओवरलोड फ्रैक्चर हो जाएगा।

कसने वाले टॉर्क को नियंत्रित करने के लिए तीन शर्तों की आवश्यकता होती है: उचित ऑन-साइट इंस्टॉलेशन प्रक्रिया डिज़ाइन, सटीक इंस्टॉलेशन टूल (जैसे टॉर्क रिंच, टॉर्क मल्टीप्लायर), और ऑपरेटर जिन्होंने ड्यूटी पर जाने से पहले औपचारिक प्रशिक्षण प्राप्त किया है (उन्हें टूल पैरामीटर को सटीक रूप से पढ़ने और सेट करने में सक्षम होना चाहिए)। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विभिन्न सटीकता स्तरों के टॉर्क रिंच में अलग-अलग सहनशीलता होती है, आमतौर पर ±4%10% (20% नहीं)। केवल जब बिजली की आपूर्ति और वायु दबाव जैसी स्थितियाँ स्थिर हों और उपकरण अंशांकन वैधता अवधि के भीतर हो, तो सहनशीलता फ्रैक्चर जोखिम का कारण नहीं बनेगी; यदि सहनशीलता सीमा से अधिक हो जाती है, तो अनुचित टॉर्क उत्पन्न होने की संभावना है।

2. घर्षण गुणांक में उतार-चढ़ाव के कारण फ्रैक्चर

जबबोल्ट और नटधागे संलग्न होते हैं, घर्षण गुणांक वास्तविक प्रीलोड को प्रभावित करेगा -भले ही समान टॉर्क सेट किया गया हो, घर्षण गुणांक में उतार-चढ़ाव प्रीलोड बिखराव का कारण बनेगा। यदि घर्षण गुणांक पर पूरी तरह से विचार नहीं किया जाता है और केवल टॉर्क मापदंडों पर भरोसा किया जाता है, तो अपर्याप्त प्रीलोड या अधिभार होने की संभावना है: जब घर्षण गुणांक बहुत बड़ा होता है, तो उसी टॉर्क के तहत प्रीलोड बहुत छोटा होता है (जिससे ढीलापन हो सकता है); जब घर्षण गुणांक बहुत छोटा होता है, तो उसी टॉर्क के तहत प्रीलोड बहुत बड़ा होता है (जिससे फ्रैक्चर हो सकता है)।

औद्योगिक परिदृश्यों में, कम घर्षण गुणांक का एक सामान्य कारण अनधिकृत स्नेहन है: कुछ कारखाने सुविधाजनक संयोजन के लिए बोल्ट थ्रेड्स पर टैल्कम पाउडर, साधारण चिकनाई तेल आदि लगाते हैं। यद्यपि यह घर्षण को कम कर सकता है और पेंच लगाने की सुविधा प्रदान कर सकता है, यह घर्षण गुणांक को काफी कम कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप प्रीलोड एक ही टोक़ के तहत मानक से कहीं अधिक हो जाएगा, और अंततः फ्रैक्चर का कारण बनेगा। सही दृष्टिकोण यादृच्छिक चिकनाई मीडिया के बजाय विशेष एंटी-सीज़ यौगिकों (जिन्हें बोल्ट सामग्री से मेल खाने की आवश्यकता होती है) का उपयोग करना है।

3. थकान फ्रैक्चर

थकान फ्रैक्चर उच्च शक्ति वाले बोल्टों का सबसे छिपा हुआ विफलता मोड है- फ्रैक्चर से पहले कोई स्पष्ट संकेत नहीं होते हैं, और यह स्थिर या कामकाजी परिस्थितियों के दौरान अचानक हो सकता है। इसके अलावा, फ्रैक्चर स्थान ज्यादातर तनाव एकाग्रता क्षेत्रों में केंद्रित होता है जैसे कि सिर और टांग के बीच संक्रमण पट्टिका, और धागे की जड़।

इस प्रकार के फ्रैक्चर का मुख्य कारण "थकान सीमा से परे उपयोग" है: हालांकि उच्च - शक्ति वाले बोल्टों का अतिरिक्त मूल्य अधिक होता है, कुछ उद्यम लागत बचाने के लिए अनिश्चित काल तक उनका पुन: उपयोग करेंगे। जब उपयोग की संख्या या वैकल्पिक भार वहन उनकी थकान सीमा से अधिक हो जाता है, तो बोल्ट के अंदर धीरे-धीरे माइक्रोक्रैक बन जाएंगे, जिससे अंततः थकान फ्रैक्चर हो जाएगा। इसलिए, उच्च शक्ति वाले बोल्ट (जैसे चुंबकीय कण निरीक्षण, अल्ट्रासोनिक परीक्षण) का व्यापक नियमित निरीक्षण करना बहुत आवश्यक है, जो "शायद ही कभी आवश्यक" नहीं है।

4. अपर्याप्त कसने के कारण फ्रैक्चर

ऐसा लगता है कि जो बोल्ट "पूरी तरह से कसे नहीं" हैं, वे तनाव सहन नहीं करेंगे, लेकिन वास्तव में, ढीलेपन से उत्पन्न क्लीयरेंस के कारण फ्रैक्चर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए: जब दो ड्रिल पाइप जमीन पर नीचे की ओर ड्रिलिंग के लिए उच्च शक्ति वाले बोल्ट से जुड़े होते हैं, यदि बोल्ट पूरी तरह से कड़े नहीं होते हैं, तो एक बड़ी निकासी होगी। जब ड्रिलिंग का उच्च टॉर्क ड्रिल पाइप के माध्यम से प्रसारित होता है, तो क्लीयरेंस के कारण बोल्ट को अतिरिक्त कतरनी बल और वैकल्पिक प्रभाव बल सहन करना पड़ेगा। ये बल डिज़ाइन की गई असर सीमा से कहीं अधिक हैं। बोल्ट, अंततः फ्रैक्चर की ओर ले जाता है। संक्षेप में, एक अपर्याप्त रूप से कड़ा बोल्ट "तनाव सदस्य" से "कतरनी और प्रभाव सदस्य" में बदल जाएगा, असफल हो जाएगा क्योंकि यह अपने लोड - असर प्रकार से अधिक है।

5. गुणवत्ता संबंधी समस्याओं के कारण फ्रैक्चर

घटिया सामग्री या गर्मी उपचार प्रक्रियाओं से गुणवत्ता संबंधी समस्याएं पैदा होती हैं और फ्रैक्चर के प्रत्यक्ष कारण बनते हैं:

घटिया सामग्री: ऐसे स्टील ग्रेड का उपयोग करना जो आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं (जैसे मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील को साधारण कार्बन स्टील से बदलना), या सामग्री में अशुद्धियाँ और दरारें जैसे अंतर्निहित दोष हैं;

घटिया ताप उपचार प्रक्रियाएं: शमन तापमान और तड़के के समय जैसे मापदंडों में विचलन के परिणामस्वरूप बोल्ट के अयोग्य यांत्रिक गुण (जैसे उच्च कठोरता लेकिन बेहद खराब कठोरता) होंगे।

सामग्री खरीद (सामग्री प्रमाणपत्रों का सत्यापन), उत्पादन प्रक्रियाओं (गर्मी उपचार प्रक्रियाओं की निगरानी), और कारखाने के निरीक्षण (यांत्रिक संपत्ति परीक्षण) को सख्ती से नियंत्रित करके ऐसी समस्याओं को पूरी तरह से हल किया जा सकता है।