極端な温度はスチール製ファスナーの性能にどのような影響を与えますか?

脆性破壊のリスク: 延性から脆性への転移温度 (DBTT) を下回る温度では、スチール製ファスナーは脆性破壊を非常に起こしやすくなります。これは、破壊前の塑性変形がほとんどまたはまったくないことを特徴とする壊滅的な破壊モードです。このリスクを軽減するには、低温用途向けのファスナーを、シャルピー衝撃エネルギー値などの低温靱性特性に基づいて選択する必要があります。

延性の低下: 鋼の延性は低温で大幅に低下し、材料がエネルギーを吸収しにくくなり、破損する前に塑性変形します。これにより、周期的な荷重や衝撃条件下で早期故障が発生する可能性があります。これに対処するには、断面積を増やしてファスナーを設計するか、本質的に低温延性が高い材料から選択することができます。

熱応力: 急激な温度変化によりファスナー内に熱応力が誘発され、材料特性に対する低温の影響が悪化する可能性があります。熱勾配と応力を最小限に抑えるために、適切な断熱および温度制御措置を実装する必要があります。

強度の低下: 温度が上昇すると、通常、スチール製ファスナーの降伏強度と極限引張強度が低下します。この強度の低下により、負荷に耐えて構造の完全性を維持するファスナーの能力が損なわれる可能性があります。これを補うために、高温用途向けのファスナーは、高温強度特性に基づいて選択する必要があります。

クリープと緩和: 高温では、スチール製ファスナーにクリープと緩和が発生し、徐々に変形して予圧が失われる可能性があります。これにより、ジョイントの完全性を維持する際のファスナーの有効性が大幅に低下する可能性があります。クリープと緩和を軽減するために、ファスナーの断面を大きく設計したり、耐クリープ性が向上した材料を選択したりすることができます。

酸化と腐食: 温度が上昇すると鋼の酸化と腐食が促進され、材料の劣化や潜在的な故障につながります。亜鉛メッキや耐食コーティングの塗布などの適切な表面処理は、高温環境におけるファスナーの耐用年数を延ばすのに役立ちます。

熱膨張: 高温により鋼が膨張し、寸法が変化したり、フィット感や機能に潜在的な問題が発生する可能性があります。設計者は、ファスナーを選択し、取り付け手順を指定する際に、熱膨張を考慮する必要があります。

材料の選択: 特定の温度範囲と遭遇する環境条件に基づいて、ファスナーを慎重に選択します。低温靱性、高温強度、耐クリープ性、耐食性などの要素を考慮します。

設計上の考慮事項: 極端な温度の影響に対応できるように、適切な断面積と形状を備えたファスナーを設計します。高温用途で予圧を維持するには、予圧インジケーターまたはロック機構の使用を検討してください。

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