الفرق بين وصلات البراغي عالية القوة من نوع الاحتكاك ووصلات البراغي من نوع الضغط

1. الاختبارات الفيزيائية والكيميائية

انكسر البرغي عند ساقه، ويظهر الشكل 1 المظهر العياني للكسر. يقع الكسر عموديًا على محور البرغي، ويمكن تقسيم الكسر ظاهريًا إلى ثلاث مناطق: منطقة مصدر الكسر، ومنطقة الانتشار، ومنطقة حافة القص. تقع منطقة مصدر الكسر في مركز الكسر، وهي صغيرة المساحة. أما منطقة الانتشار فهي منطقة كسر هش سريع، تظهر فيها خصائص خطوط شعاعية واضحة، وتتقارب هذه الخطوط نحو مركز الكسر، وهو مصدر الكسر، وتكون منطقة الانتشار أكبر، إذ تشكل من 70% إلى 80% من المساحة الكلية للكسر. تقع منطقة حافة القص على الحافة المحيطية للكسر، وهي منطقة الكسر النهائية، وتميل بزاوية 45 درجة تقريبًا عن سطح الكسر. تشير هذه الخصائص إلى أن كسر البرغي هو كسر مختلط نموذجي تحت تأثير قوة شد، حيث يكون الكسر الهش هو النوع السائد.

2. تحليل التركيب الكيميائي

تم تحليل التركيب الكيميائي للمسامير باستخدام مطياف شرارة Labspark750، وتظهر النتائج في الجدول 1. من الجدول 1، يمكن ملاحظة أن التركيب الكيميائي للمسامير يفي بالمتطلبات الفنية للاتفاقية الخاصة بالفولاذ B7.

3. تحليل الكسور

استُخدم المجهر الإلكتروني الماسح الياباني JSM-6480 ومطياف الطاقة أكسفورد INCA-350 لمراقبة المورفولوجيا المجهرية وتكوين المنطقة المجهرية لكسر البرغي. يُصنف الكسر على أنه كسر بين حبيبي غير طبيعي أو كسر بين حبيبي مع كسر انتقالي موضعي. يتراوح حجم هذه المنطقة بين 400 و550 ميكرومترًا. يوضح الشكل 2 مورفولوجيا الكسر بين الحبيبي في منطقة مصدر الكسر، بينما يوضح الشكل 4 مورفولوجيا الكسر الانتقالي الهش الموضعي في منطقة مصدر الكسر، أما الشكل 5 فيوضح خصائص الكسر شبه الانتقالي. تُعد منطقة الكسر في منطقة الإشعاع كبيرة نسبيًا، إذ تُشكل من 70% إلى 80% من الكسر الكلي، وتتميز خصائصها المجهرية بكسور انتقالية هشة نموذجية. يحيط بالكسر منطقة حافة القص للكسر الأخير، والتي تتميز مجهريًا بوجود عدد كبير من نقرات التمزق (الشكل 6).

4. الفحص المعدني

(1) الشوائب غير المعدنية: بعد صقل وتلميع منطقة الكسر، تُحضّر عينة معدنية وتُفحص تحت المجهر الضوئي، ثم تُصنّف الشوائب غير المعدنية في الفولاذ وفقًا لمعيار GB/T10561-2005. يوضح الشكل 7 الشوائب غير المعدنية في فولاذ البرغي المكسور. لا يوجد فرق يُذكر بين الشوائب غير المعدنية في الطبقة السطحية والطبقة الداخلية. تتراوح درجة شوائب أكسيد الحلقة من النوع D بين D2 وD2.5 الخشنة.

(2) البنية المعدنية لسطح ولب البرغي: بعد معالجة البراغي المكسورة بمحلول كحولي من حمض النيتريك بنسبة 3%، تم فحص وتحليل بنيتها المعدنية باستخدام المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني الماسح. بعد معالجة عينة المقطع العرضي لساق البرغي، تم فحص البنية المعدنية للطبقة السطحية للبرغي تحت المجهر الضوئي، كما هو موضح في الشكل 8، وهي عبارة عن بنية سوربيت متجانسة ودقيقة. على بعد حوالي 15 مم من السطح، تظهر بنى الفريت النقطية والصغيرة بشكل أكبر في المنطقة الموضعية، وتوجد بنى سوداء داكنة موزعة على طول الحبيبات، مع آثار تصلب غير مكتمل، بينما تكون المنطقة الرمادية الفاتحة صغيرة ومتجانسة. وتحتفظ بنية السوربيت المتجانسة هذه بالخصائص المورفولوجية للمارتنسيت الإبري.

يُظهر الشكل 9 التركيب المعدني لقلب البرغي. يتضح من الشكل 9 أن التركيب المعدني لقلب البرغي غير منتظم، ويحتوي على العديد من الفريتات النقطية والصغيرة، بالإضافة إلى وجود شرائط أو إبر. أما تحت المجهر الإلكتروني الماسح، فيُظهر التركيب المعدني لسطح البرغي بنية سوربيتية مُقسّاة طبيعية ومتجانسة ذات خصائص إبرية (الشكل 10). الفريت الصغير في مركز البرغي أسود اللون (أبيض تحت المجهر المعدني)، والتركيب المعدني في معظمه صفائحي الشكل، مع وجود خصائص إبرية موضعية (الشكل 11).

5. اختبار الصلابة

تم استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل HR-150A لإجراء اختبارات الصلابة على المقطع العرضي لكسر البرغي، وتظهر نتائج اختبار الصلابة من السطح إلى لب البراغي في الجدول 2. ويمكن ملاحظة من الجدول 2 أن صلابة السطح تتراوح بين 35.1 و38.3 HRC، وصلابة اللب تتراوح بين 35.4 و37.7 HRC.

6. التحليل والمناقشة

يُظهر تحليل كسر البرغي المكسور أن مصدر الكسر يقع في مركز البرغي، وأن الكسر الناتج هو كسر بين الحبيبات أو كسر بين الحبيبات مع كسر انشقاق موضعي عبر الحبيبات. يبلغ حجم منطقة مصدر الكسر 400-550 ميكرومتر، وتكاد خصائص الانخفاضات غير مرئية. كسر غير طبيعي. المنطقة الشعاعية للكسر كبيرة نسبيًا، حيث تُمثل 70% إلى 80% من مساحة الكسر الكلية، مع وجود خطوط شعاعية واضحة، وهي منطقة التوسع السريع للشقوق، وهو كسر انشقاق هش نموذجي.

عند تركيب البرغي، وتحت تأثير قوة الشد، يحدث كسر هش نتيجة التوسع السريع للشق في الجزء المركزي على طول الحبيبات. وقد خضعت البراغي عالية المقاومة لعمليات التبريد والتطبيع، مما أدى إلى توافق جيد بين قوتها ومتانتها. يوجد حد قص في منطقة الكسر النهائية للبراغي، إلا أن الكسر بين الحبيبات في المركز يشير إلى انخفاض قوة حدود الحبيبات نتيجة عيوب بنيوية.

يُظهر التحليل المعدني لبنية كسر البرغي ما يلي: بنية سطحية متجانسة من السوربيت المُقسّى، بينما تصبح البنية غير منتظمة على بُعد 12 إلى 15 مم تقريبًا من السطح. يوجد مقدار ضئيل من الفريت النقطي والكتل الصغيرة، بالإضافة إلى بنية سوداء داكنة على طول الحبيبات (تتميز بخصائص التصليد غير الكامل). يُعزى ذلك إلى عدم كفاية التسخين. فعند تبريد البراغي وتسخينها في فرن الحزام الشبكي، ونظرًا لحمل الفرن الكبير وسرعة حركة الحزام الشبكي، يكون تسخين البراغي غير كافٍ، وتكون عملية الأوستنة في اللب غير كافية وغير منتظمة، مما يؤدي إلى عدم اكتمال تصليد البراغي. يُظهر التحليل المعدني ظهور بنى الفريت النقطية والكتل الصغيرة على بُعد 12-15 مم من السطح، مما يدل على أن لب البرغي لم يتصلب تمامًا. قد تُخفي معالجة التقسية بدرجة حرارة عالية حقيقة عدم اكتمال التبريد. لذا، ينبغي قياس صلابة لب البرغي في حالة التبريد باستخدام الطريقة التجريبية. ٥. في حالة عدم كفاية التبريد والتسخين، يمكن أن تصل صلابة سطح البراغي عالية المقاومة إلى المتطلبات الفنية من ٣٦ إلى ٣٨ HRC، وتفي بمتطلبات قوة الدرجة ١٠.٩ في المواصفة القياسية GB/T ٣٠٩٨.١-٢٠١٠ "الخواص الميكانيكية للمثبتات - البراغي والمسامير والدبابيس". عندما تكون كمية المادة غير المارتنسيتية في بنية البرغي كبيرة، ستنخفض قوة البرغي ومتانته، لكن ذلك لن يتسبب في حدوث كسر غير طبيعي بين الحبيبات في منطقة مصدر الكسر في لب البرغي.

الاستنتاجات والتوصيات. حدث الكسر المبكر لساق البرغي أثناء عملية تركيبه، وهو كسر هش غير طبيعي. ويعود الكسر بين الحبيبات والكسر الانفصالي في منطقة مصدر الكسر بشكل رئيسي إلى العيوب الهيكلية للمادة الخام المدرفلة على الساخن للبرغي. توجد كمية صغيرة من الفريت في مركز البرغي، ويكون التوزيع بين الحبيبات أسود داكنًا، مما يشير إلى عدم كفاية تسخين البرغي أثناء المعالجة الحرارية، ولكنه ليس السبب الرئيسي للكسر الهش. 2. قد ترتبط أسباب عدم كفاية التبريد والتسخين للبراغي بعوامل مثل سعة الشحن الزائدة لفرن الحزام الشبكي، وسرعة حركة الحزام الشبكي العالية، وعدم انتظام شحن البراغي. يوصى، أثناء المعالجة الحرارية لكل دفعة من البراغي، بفحص برغي واحد مبرد عشوائيًا في كل وردية، وأخذ عينة من المقطع العرضي للقضيب، وقياس تغير الصلابة من السطح إلى اللب على فترات تتراوح من 3 إلى 4 مم. في الوقت نفسه، ينبغي تحليل حالة التصلب باستخدام الفحص المعدني لضمان وصول بنية قلب البراغي عالية المقاومة إلى حوالي 90% من المارتنسيت. 3. الجودة المعدنية الفيزيائية لصلب البراغي B7 متوسطة، ولم يتم العثور على عيوب خطيرة مثل الشوائب غير المعدنية. ينبغي تعزيز فحص بنية المادة الخام المدرفلة على الساخن لصلب البراغي B7 عند الاستلام، وتحليل بنيتها الشريطية وعيوبها الناتجة عن المعالجة الحرارية غير الكافية. ومن خلال اختبار العملية، يتم تحديد عملية المعالجة الحرارية المناسبة.