Os fixadores de alta resistência desempenham um papel fundamental em vários equipamentos mecânicos e estruturas e são importantes para a operação adequada e segurança dos equipamentos. Como os fixadores de alta resistência estão sujeitos a alta pré-carga e carga de trabalho, sua confiabilidade afeta diretamente a estabilidade e a vida útil de todo o equipamento ou estrutura. Para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos fixadores de alta resistência, a análise de tensões residuais e a otimização do projeto tornam-se fundamentais. A análise de tensões residuais e o projeto otimizado de fixadores de alta resistência serão detalhados neste artigo.
A escolha do material para fixadores de alta resistência desempenha um papel crucial no seu desempenho e confiabilidade. Os materiais comuns incluem aço, liga de aço, aço inoxidável e liga de titânio, etc. Na escolha do material, é necessário considerar as propriedades mecânicas, resistência à fadiga e resistência à corrosão, bem como o custo e outros fatores. Além disso, materiais com boa resistência à corrosão sob tensão e resistência à fadiga podem ser selecionados com o objetivo de reduzir as tensões residuais.
Os processos e processos de fabricação de fixadores de alta resistência têm grande influência na geração e distribuição de tensões residuais. Seu processo principal inclui o corte, a formação, o processamento, o tratamento térmico, o tratamento de superfície, etc. Durante o processamento, a tensão residual de processamento e a concentração de tensão local devem ser minimizadas. O tratamento térmico pode melhorar as propriedades mecânicas do material, mas também pode introduzir novas tensões residuais. Os tratamentos de superfície, tais como revestimentos e revestimentos, podem ser eficazes para melhorar a resistência à corrosão, mas o efeito sobre as tensões residuais também deve ser considerado.
As tensões residuais são as tensões introduzidas pelos materiais durante a fabricação ou processamento devido a deformações heterogêneas, mudanças de fase e outros fatores. No caso de fixadores de alta resistência, as tensões residuais podem causar problemas como fadiga prematura e corrosão sob tensão, comprometendo sua confiabilidade e vida útil. A análise de tensões residuais pode ser medida e avaliada através de técnicas como difração de raios-x, ultrassom, difração de elétrons retroespalhados, entre outras.
Com base nos resultados da análise de tensões residuais, é possível otimizar o projeto de fixadores de alta resistência. Aqui estão algumas das principais medidas de otimização:
Design de perfil otimizado: ao alterar o perfil dos fixadores de alta resistência, como cantos arredondados e chanfros, a concentração de tensão pode ser reduzida e, portanto, a tensão residual pode ser reduzida.
Otimização estrutural: ao alterar a estrutura dos fixadores de alta resistência, como aumentar a estrutura de suporte, melhorar o ajuste, etc., a rigidez e a estabilidade podem ser melhoradas, reduzindo assim as tensões residuais.
Substituição de materiais: com base nos resultados da análise de tensões residuais, pode-se considerar a utilização de materiais com melhores características de tensões residuais, tais como menor limite de escoamento e melhor tenacidade, para aumentar a confiabilidade dos fixadores de alta resistência.
Remova o estresse residual do tratamento térmico: selecionando o processo e os parâmetros adequados de tratamento térmico, o estresse residual do tratamento térmico pode ser efetivamente reduzido, de modo a melhorar a confiabilidade dos fixadores de alta resistência.
Otimização do tratamento de superfície: de acordo com os resultados da análise de tensão residual, a tecnologia e os parâmetros de tratamento de superfície adequados podem ser selecionados, como reforço de jateamento e reforço de impacto a laser, para melhorar o estado da superfície e a condição de tensão residual dos fixadores de alta resistência.
A análise de tensões residuais e o projeto otimizado de fixadores de alta resistência são importantes para seu desempenho e confiabilidade. A tensão residual pode ser efetivamente reduzida e a confiabilidade dos fixadores de alta resistência pode ser melhorada através da seleção racional de materiais, otimização do processo de fabricação e design de perfil, otimização estrutural, substituição de materiais e eliminação de tensões residuais de tratamento térmico e tratamento de superfície. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, mais e mais métodos eficazes de análise de tensão residual e design otimizado aparecerão no futuro, proporcionando um espaço mais amplo para o desenvolvimento e aplicação de fixadores de alta resistência.
