PEM Parafuso Manufacturers

Como o desempenho dos parafusos muda em diferentes temperaturas?

As mudanças de desempenho dos parafusos em diferentes temperaturas são afetadas principalmente pelas propriedades do material e pela faixa de temperatura. Aqui estão alguns pontos-chave sobre as mudanças de desempenho do parafuso em diferentes temperaturas:

Propriedades de baixa temperatura: Os parafusos podem tornar-se quebradiços em ambientes de baixa temperatura, o que resulta em redução da resistência ao impacto e da plasticidade. Por exemplo, o desempenho dos aços carbono e ligas é afetado em temperaturas abaixo de -50°C.
Desempenho em altas temperaturas: À medida que as temperaturas aumentam, a resistência dos parafusos normalmente diminui. Isso ocorre porque os materiais metálicos são propensos à fluência e ao relaxamento de tensão em altas temperaturas, resultando em uma diminuição na força de pré-carga.
Efeito do tratamento térmico: Para alta resistência parafusos , como parafusos de alta resistência de aço 42CrMo, ajustar os parâmetros do processo de tratamento térmico (como potencial de carbono, concentração de agente de têmpera solúvel em água durante a têmpera e resfriamento e temperatura de têmpera) pode melhorar seu desempenho geral em um ambiente de uso específico.
Efeito de chapeamento: O revestimento de um parafuso também pode afetar seu desempenho em diferentes temperaturas. Por exemplo, os parafusos zincados têm melhor desempenho abaixo de 230°C, enquanto os parafusos niquelados podem ser usados ​​em temperaturas mais altas, com um limite superior de cerca de 590°C.
Parafusos de aço inoxidável: Devido à sua composição de liga, os parafusos de aço inoxidável geralmente apresentam uma faixa de temperatura operacional mais ampla, aproximadamente entre -120°C e 320°C.
Materiais Especiais: Para aplicações em temperaturas mais altas, podem ser necessários materiais de liga especiais, como Inconel e superligas à base de níquel, que podem manter o desempenho em temperaturas mais altas.
Grau de desempenho: O grau de desempenho do parafuso, como 8,8, 10,9, etc., também indica seu desempenho em diferentes temperaturas. Um grau de desempenho mais alto geralmente significa que o parafuso pode suportar temperaturas operacionais mais altas.
Coeficiente de expansão térmica: As mudanças de temperatura também podem causar diferenças no coeficiente de expansão térmica entre parafusos e conexões, o que pode afetar a força de fixação e a estabilidade da conexão.
Resistência ao fogo: Na construção de estruturas de aço, a resistência ao fogo dos parafusos de aço inoxidável também é uma consideração importante, e as suas propriedades mecânicas a altas temperaturas são cruciais para a segurança da estrutura.

Ao projetar e selecionar parafusos, a faixa de temperatura do ambiente de trabalho deve ser considerada para garantir que os parafusos possam funcionar corretamente nessa temperatura e manter as propriedades mecânicas exigidas. Exceder a faixa de temperatura operacional do parafuso pode causar falha na conexão ou outros problemas de segurança.

Por que os parafusos sofrem relaxamento de tensão em altas temperaturas?

A razão pela qual os parafusos sofrem relaxamento de tensão em altas temperaturas está relacionada às propriedades físicas e ao comportamento termomecânico do material. A seguir estão vários fatores-chave que causam relaxamento de tensão em parafusos em altas temperaturas:

Efeito de fluência: Em um ambiente de alta temperatura, mesmo sob a ação de tensões sustentadas abaixo do limite de escoamento, o metal sofrerá deformação plástica lenta. Este fenômeno é chamado de fluência. A fluência faz com que o material do parafuso se estique menos, reduzindo assim a força de pré-carga.
Dependência do tempo: O relaxamento da tensão é um fenômeno dependente do tempo no qual a tensão no parafuso diminui gradualmente ao longo do tempo, mesmo sob tensão constante.
Efeito da temperatura: A taxa de relaxamento de tensão do metal aumenta com a temperatura. Em altas temperaturas, a mobilidade atômica aumenta, tornando mais provável a ocorrência de movimentos de deslocamento, resultando em relaxamento acelerado do estresse.
Processo de ativação térmica: A alta temperatura fornece a energia térmica necessária, permitindo que deslocamentos no metal atravessem obstáculos, promovendo deformação plástica e, assim, levando ao relaxamento de tensões.
Oxidação e corrosão: Em altas temperaturas, os processos de oxidação e corrosão também podem ter um impacto negativo no desempenho dos parafusos, resultando na redução da resistência e rigidez do material.
Processo de tratamento térmico: O processo de tratamento térmico de parafusos tem um impacto significativo em seu desempenho em altas temperaturas. O tratamento térmico adequado pode melhorar a resistência ao relaxamento de tensão dos parafusos, mas também pode resultar em aumento de custos.
Composição da liga do material: A composição da liga do material de um parafuso é crítica para seu desempenho em altas temperaturas. Alguns elementos de liga podem melhorar a resistência ao relaxamento de tensão, mas podem aumentar o custo do material.
Recomendações da norma ISO: A norma ISO 898-1 afirma que em aplicações entre 150°C e 300°C, os usuários são aconselhados a consultar um metalúrgico experiente em fixadores para selecionar materiais e designs de parafusos apropriados.
Ligas de alta temperatura e aços inoxidáveis: Para aplicações de alta temperatura, são frequentemente utilizadas ligas especializadas de alta temperatura e materiais de aço inoxidável, que são projetados para manter suas propriedades mecânicas em altas temperaturas.
Relaxamento de tensão e temperatura operacional: A quantidade de relaxamento de tensão depende não apenas da temperatura operacional, mas também do tempo de operação nessa temperatura. Com o tempo, a tensão e a pré-carga diminuirão, possivelmente causando falha na conexão.

A compreensão desses fatores pode ajudá-lo a considerar o impacto dos ambientes operacionais de alta temperatura em seu desempenho ao projetar e selecionar parafusos para garantir a confiabilidade e a segurança de suas conexões.