বোল্ট ফ্র্যাকচারের বিভিন্ন কারণ রয়েছেফাস্টেনার. সাধারণভাবে বলতে গেলে, স্ট্রেস ফ্যাক্টর, ক্লান্তি, ক্ষয় এবং হাইড্রোজেন ক্ষয়জনিত কারণে বোল্টের ক্ষতি হয়।
বোল্ট ফ্র্যাকচার
1. স্ট্রেস ফ্যাক্টর
প্রচলিত স্ট্রেস (অতিরিক্ত চাপ) যে কোনো একটি বা শিয়ার, টান, নমন এবং কম্প্রেশনের সংমিশ্রণ দ্বারা সৃষ্ট হয়।
বেশিরভাগ ডিজাইনার প্রথমে টেনসিল লোড, প্রিলোড ফোর্স এবং অতিরিক্ত ব্যবহারিক লোডের সমন্বয় বিবেচনা করেন। প্রি-টাইনিং ফোর্স মূলত অভ্যন্তরীণ এবং স্থির, যা যৌথ উপাদানগুলিকে সংকুচিত করে। ব্যবহারিক লোড হল বাহ্যিক, সাধারণত চক্রাকার (আন্তরিক) শক্তিগুলি ফাস্টেনারগুলিতে প্রয়োগ করা হয়।
টেনসিল লোড জয়েন্টের উপাদানগুলিকে খোলা থেকে প্রতিরোধ করার চেষ্টা করে। যখন এই লোডগুলি বোল্টের ফলন সীমা অতিক্রম করে, তখন বোল্টটি ইলাস্টিক বিকৃতি থেকে প্লাস্টিকের বিকৃতিতে পরিবর্তিত হয়, যার ফলে বোল্টের স্থায়ী বিকৃতি ঘটে। অতএব, বহিরাগত লোড সরানো হলে এটি তার আসল অবস্থায় পুনরুদ্ধার করা যাবে না। অনুরূপ কারণে, যদি বল্টুর উপর বাহ্যিক লোড তার চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তিকে অতিক্রম করে, তাহলে বোল্টটি ভেঙে যাবে।
প্রিলোড বল দিয়ে মোচড় দিয়ে বোল্ট শক্ত করা হয়। ইনস্টলেশনের সময়, অত্যধিক ঘূর্ণন সঁচারক বল অতিরিক্ত টাইটনের দিকে পরিচালিত করে এবং ফাস্টেনারগুলির অক্ষীয় প্রসার্য শক্তিকে অতিরিক্ত চাপের মধ্যে ফেলে। অন্য কথায়, ক্রমাগত টর্শনের শিকার বোল্টগুলির সরাসরি উত্তেজনা এবং উত্তেজনার শিকার বোল্টগুলির তুলনায় কম ফলন মান রয়েছে। এইভাবে, বল্টু সংশ্লিষ্ট মানের ন্যূনতম প্রসার্য শক্তিতে পৌঁছানোর আগে ফলন দিতে পারে। একটি বড় ঘূর্ণন সঁচারক বল বোল্টের পূর্ব শক্ত করার শক্তি বাড়াতে পারে এবং সেইসঙ্গে জয়েন্টের শিথিলতা কমাতে পারে। লকিং ফোর্স বাড়ানোর জন্য, প্রি-টাইনিং ফোর্স সাধারণত উপরের সীমাতে সেট করা হয়। এইভাবে, ফলন শক্তি এবং চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তির মধ্যে পার্থক্য কম না হলে, বোল্টগুলি সাধারণত টর্শনের কারণে ফলবে না।
শিয়ার লোড অনুদৈর্ঘ্য অক্ষে একটি উল্লম্ব বল প্রয়োগ করেবল্টু. শিয়ার স্ট্রেস একক শিয়ার স্ট্রেস এবং ডবল শিয়ার স্ট্রেস এ বিভক্ত। অভিজ্ঞতামূলক তথ্য থেকে, চূড়ান্ত একক শিয়ার স্ট্রেস চূড়ান্ত প্রসার্য চাপের প্রায় 65%। অনেক ডিজাইনার শিয়ার লোড পছন্দ করেন কারণ তারা বোল্টের প্রসার্য এবং শিয়ার শক্তি ব্যবহার করে। এগুলি প্রধানত ডোয়েলের মতো কাজ করে, শিয়ারের শিকার ফাস্টেনারগুলির জন্য তুলনামূলকভাবে সহজ সংযোগ তৈরি করে। অসুবিধা হল শিয়ার সংযোগে সীমিত পরিসরের অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে এবং ঘন ঘন ব্যবহার করা যায় না, কারণ তাদের আরও উপকরণ এবং স্থান প্রয়োজন। আমরা জানি যে উপাদানগুলির গঠন এবং নির্ভুলতাও একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে। যাইহোক, টেনসিল স্ট্রেসকে শিয়ার লোডে রূপান্তরিত করে এমন উপাদান ডেটা প্রায়শই অনুপলব্ধ।
ফাস্টেনারগুলির প্রাক শক্ত করার শক্তি শিয়ার সংযোগের অখণ্ডতাকে প্রভাবিত করে। প্রিলোড বল যত কম হবে, বোল্টের সংস্পর্শে এলে জয়েন্ট লেয়ারের স্লাইড করা তত সহজ হবে। শিয়ার লোড ক্ষমতা ট্রান্সভার্স প্লেনের সংখ্যা গুণ করে গণনা করা হয় (একটি শিয়ার প্লেনকে একক শিয়ার বলা হয় এবং দুটি শিয়ার প্লেনকে ডাবল শিয়ার বলা হয়), যা আনথ্রেডেড বোল্টের ক্রস-সেকশন হওয়া উচিত। আমরা থ্রেডের মাধ্যমে শিয়ার ডিজাইন করার পরামর্শ দিই না, কারণ যখন ক্রস-সেকশন পরিবর্তন হয় তখন ফাস্টেনারগুলির শিয়ার শক্তি চাপের ঘনত্ব দ্বারা কাটিয়ে উঠতে পারে। ফাস্টেনারগুলির শিয়ার শক্তি নির্ধারণ করার সময়, কিছু ডিজাইনার টেনসিল স্ট্রেস এলাকা ব্যবহার করেন, অন্যরা ছোট-ব্যাসের বিভাগ পছন্দ করেন। শিয়ার কানেকশনের বল্টু যদি নির্দিষ্ট মানের সাথে পেঁচানো হয় (চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে), যোগাযোগ স্তরের মিলন পৃষ্ঠটি স্লাইডিং শুরু করতে পারে না যতক্ষণ না এটি বাইরের ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা অতিক্রম করে। মিলনের পৃষ্ঠের মধ্যে ঘর্ষণ বৃদ্ধি সংযোগের সামগ্রিক অখণ্ডতা উন্নত করতে পারে। কখনও কখনও, অংশগুলির আকার এবং ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তার কারণে, ব্যবহার করা আবশ্যক বোল্টের সংখ্যা সীমিত হতে পারে।
চিত্র 2: সংযোগকারী উপাদানটি একক কাটা বা ডাবল কাটা যাই হোক না কেন, কাটিং পৃষ্ঠটি ফাস্টেনারের থ্রেডযুক্ত অংশের মধ্য দিয়ে যাওয়া উচিত নয়
টেনসিল এবং শিয়ার লোড ছাড়াও, বাঁকানো স্ট্রেস হল আরেকটি লোড যা বোল্টের অভিজ্ঞতা, বাহ্যিক শক্তি দ্বারা সৃষ্ট যা বোল্টের অনুদৈর্ঘ্য অক্ষের সাথে লম্ব নয় এবং ভারবহন এবং মিলন পৃষ্ঠে অবস্থিত। সামগ্রিকভাবে, ফাস্টেনার সংযোগ যত সহজ, এর অখণ্ডতা এবং নির্ভরযোগ্যতা তত বেশি।
2. ক্লান্তি
বর্তমানে কোন নির্দিষ্ট আইন নেই যা সরবরাহকারীদের মূল উপাদানগুলি কেনার জন্য নির্দেশ করে যা শিল্প ফাস্টেনারগুলির জন্য প্রাসঙ্গিক প্রবিধানে শিল্প মান মেনে চলে, বিশেষত ফাস্টেনার ব্যর্থতার প্রধান কারণ - ক্লান্তি উল্লেখ না করে। ফাস্টেনার ব্যর্থতার মোট সংখ্যার 85% ক্লান্তি ক্ষতির জন্য অনুমান করা হয়।
বোল্টের ক্লান্তি হল চক্রাকার প্রসার্য লোডের ক্রমাগত ক্রিয়া, যার ফলস্বরূপবল্টুঅপেক্ষাকৃত ছোট প্রিলোড ফোর্স এবং বিকল্প কাজের লোডের শিকার হচ্ছে। দীর্ঘ সময়ের জন্য এই ধরনের দ্বৈত লোড অবস্থার অধীনে, বোল্টগুলি ব্যর্থ হবে যখন তাদের রেট করা প্রসার্য শক্তি কম হয়। ক্লান্তি জীবন লোডিং স্ট্রেস চক্রের সংখ্যা এবং প্রশস্ততা দ্বারা নির্ধারিত হয়। কিছু সংকুচিত সংযোগকারী, যেমন প্রেস, স্ট্যাম্পিং সরঞ্জাম এবং ছাঁচনির্মাণ যন্ত্রপাতি, এছাড়াও ক্লান্তি ফ্র্যাকচার অনুভব করতে পারে। অপারেশন চলাকালীন পাওয়ার এবং প্রিলোডের মধ্যে একাধিক যৌগিক চাপ তৈরি হয়। বারবার প্রসারিত আন্দোলনে, চাপ পরিবর্তনের সংখ্যা এবং প্রশস্ততা ক্লান্তি এবং ক্ষতির মাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়।
সাধারণ শিল্প ফাস্টেনার, যেমন হেক্স স্ক্রু, ক্রমাগত লম্বা হয় এবং স্থিতিস্থাপকতার একটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে তাদের আসল আকারে ফিরে আসে। স্বাভাবিকের বাইরে এবং স্থিতিস্থাপক সীমার বাইরে চাপের শিকার হলে, তারা শেষ পর্যন্ত ভেঙে না যাওয়া পর্যন্ত স্থায়ী বিকৃতির মধ্য দিয়ে যাবে। প্রসারিত এবং বর্ধিত অবস্থায় ফিরে আসার আচরণকে একটি চক্র বলা হয়। একটি ষড়ভুজ সকেট স্ক্রু প্রতিদিন প্রায় 240-10 ডিগ্রী চক্র সহ্য করতে পারে (সর্বোচ্চ) চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র 3 উন্নত গুডম্যান চিত্র
বিন্দুযুক্ত তির্যকটি 10 মিলিয়ন চক্রের জন্য 90% সম্ভাবনা সহ বিকল্প স্ক্রু লোডের গড় মান নির্দেশ করে। প্রকৃত তির্যক রেখা দেখায় যে যখন স্ক্রু প্রি-টাইনিং বল 100ksi এ পৌঁছায়, তখন গতিশীল লোড এবং গড় চাপের মধ্যে সর্বাধিক বিচ্যুতি হয় 12ksi।
পিক থেকে পিক পর্যন্ত বারবার চাপের চক্রের কারণে ফাস্টেনারগুলি শেষ পর্যন্ত ক্র্যাক হবে। ফ্র্যাকচার সাধারণত ফাস্টেনারের সবচেয়ে দুর্বল পয়েন্টে ঘটে, যেটিকে ইঞ্জিনিয়াররা "সর্বোচ্চ চাপ ঘনত্বের ক্ষেত্র" হিসাবে উল্লেখ করেন। একবার স্ট্রেস কনসেনট্রেশন পয়েন্টে মাইক্রোক্র্যাকগুলি দেখা দিলে এবং ক্রমাগত চাপের শিকার হতে থাকলে, ফাটলগুলি দ্রুত বংশবিস্তার করবে, যার ফলে ফাস্টেনারের ক্লান্তি ক্ষতি হবে। শিল্প ব্যবহারের জন্য ফাস্টেনার উত্পাদনকারী উদ্যোগগুলি ক্রমাগত নতুন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়াগুলি অন্বেষণ করছে এবং নতুন উত্পাদন পদ্ধতি ডিজাইন এবং বিকাশ করছে যা পূর্বোক্ত মারাত্মক দুর্বলতাগুলি কাটিয়ে উঠতে পারে।
ক্লান্তি ব্যর্থতার সবচেয়ে সাধারণ অবস্থানগুলির মধ্যে রয়েছে জয়েন্ট (অর্থাৎ প্রথম লোড করা থ্রেড), রুট ফিললেট, থ্রেড এবং থ্রেড সমাপ্তি। উত্পাদন শিল্পে আরও ভাল উপকরণ এবং উত্পাদন পদ্ধতির বিকাশের মাধ্যমে ক্লান্তি শক্তির উন্নতির কারণে, থ্রেডগুলি ফাস্টেনারগুলির দুর্বলতম পয়েন্টে পরিণত হয়েছে এবং বর্তমানে ক্লান্তি ব্যর্থতায় ক্ষতির কারণগুলির সর্বাধিক অনুপাত।
ডিজাইনের স্ট্রেস ভেরিয়েবল এবং ফাস্টেনারগুলির কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক ক্লান্তি শক্তির মান নির্ধারণ করা একটি কঠিন কাজ করে তোলে। বর্তমানে, এটি "চক্র থেকে ফ্র্যাকচার" এর সংখ্যা নির্ধারণ এবং ফাস্টেনারগুলির একটি সিরিজের আপেক্ষিক শক্তি পরিমাপ করা একটি জটিল প্রক্রিয়া।
3. জারা
বোল্ট ফ্র্যাকচারের আরেকটি কারণ হল জারা। সাধারণ জারা, রাসায়নিক জারা, ইলেক্ট্রোলাইটিক জারা এবং স্ট্রেস জারা সহ জারার অনেকগুলি রূপ রয়েছে। ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্ষয় বলতে বিভিন্ন আর্দ্র এজেন্ট যেমন বৃষ্টির জল বা অ্যাসিড কুয়াশার সাথে ফাস্টেনারগুলির এক্সপোজারকে বোঝায়, যা ইলেক্ট্রোলাইট যা ফাস্টেনারগুলির রাসায়নিক ক্ষয় ঘটাতে পারে; দ্বিতীয়ত, ফাস্টেনারগুলির বিভিন্ন উপাদানের কারণে, তাদের ইলেক্ট্রোলাইটিক সম্ভাব্যতা ভিন্ন, এবং সম্ভাব্য পার্থক্য সহজেই "মাইক্রোব্যাটারি" তৈরি করতে পারে। ইলেক্ট্রোলাইটিক জারা দ্বারা সৃষ্ট ক্র্যাকিং রোধ করার জন্য ইলেক্ট্রোলাইট তৈরির শর্তগুলি দূর করার সময় ডিজাইনারদের ধাতুগুলির সামঞ্জস্যের উপর ভিত্তি করে যতটা সম্ভব অনুরূপ ইলেক্ট্রোলাইটিক সম্ভাবনা সহ উপকরণগুলি বেছে নেওয়া উচিত।
স্ট্রেস জারা তুলনামূলকভাবে সীমিত। স্ট্রেস জারা উচ্চ প্রসার্য লোডের অধীনে বিদ্যমান এবং প্রধানত উচ্চ-শক্তির খাদ ইস্পাত দিয়ে তৈরি ফাস্টেনারগুলিকে প্রভাবিত করে। খাদ ইস্পাত দিয়ে তৈরি ফাস্টেনারগুলি (বিশেষত উচ্চ খাদ সংমিশ্রণ সহ ইস্পাত) চাপের মধ্যে ক্র্যাক হওয়ার ঝুঁকিতে থাকে। প্রারম্ভে, ফাটল এবং গর্ত সাধারণত পৃষ্ঠে গঠিত হয়, এবং তারপরে আরও ক্ষয় হয়, যা ফাটল বিস্তারকে উৎসাহিত করে। ফাটল বিস্তারের হার বোল্টের উপর চাপ এবং উপাদানের ফ্র্যাকচার শক্ততা দ্বারা নির্ধারিত হয়। যখন অবশিষ্ট উপাদানগুলি এমন পর্যায়ে কাজ করে যেখানে এটি প্রয়োগ করা চাপ সহ্য করতে পারে না, তখন ফ্র্যাকচার ঘটে।
4. হাইড্রোজেন ক্ষত
উচ্চ শক্তির ইস্পাত ফাস্টেনারগুলি (সাধারণত C36 বা উচ্চতর রকওয়েল কঠোরতা সহ) হাইড্রোজেন ক্ষয় হওয়ার প্রবণতা বেশি। ফাস্টেনার ফ্র্যাকচারের প্রধান কারণ হাইড্রোজেন ভ্রান্তি। হাইড্রোজেন ক্ষয় এমন একটি ঘটনা যেখানে হাইড্রোজেন পরমাণু প্রবেশ করে এবং সমগ্র ম্যাট্রিক্স জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। যখন হাইড্রোজেন পরমাণু উপাদান ম্যাট্রিক্সে প্রবেশ করে, তখন ম্যাট্রিক্সটি জালি বিকৃতির মধ্য দিয়ে যায়, যা মূল ভারসাম্যের অবস্থাকে ব্যাহত করে এবং বাহ্যিক শক্তির অধীনে ক্র্যাক করা সহজ করে তোলে। যখন একটি বহিরাগত লোড প্রয়োগ করা হয়স্ক্রু,হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি অত্যন্ত ঘনীভূত স্ট্রেস জোনে স্থানান্তরিত হয়, যা স্ফটিকের সীমানার প্রান্তগুলির মধ্যে উল্লেখযোগ্য চাপ সৃষ্টি করে, যা ফাস্টেনারের স্ফটিক কণাগুলির মধ্যে ফ্র্যাকচারের দিকে পরিচালিত করে।
ইনস্টলেশনের আগে যখন ফাস্টেনারগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ হাইড্রোজেন থাকে, তখন তারা সাধারণত 24 ঘন্টার মধ্যে ভেঙে যায়। যদি হাইড্রোজেন ফাস্টেনারে প্রবেশ করে তবে কখন এটি ভেঙে যাবে তা পূর্বাভাস দেওয়া অসম্ভব। অতএব, প্রাসঙ্গিক ফাস্টেনার ব্যবহার করার সময়, ডিজাইনারদের বিশেষায়িত প্রক্রিয়া এবং ন্যূনতম সম্ভাব্য হাইড্রোজেন ক্ষত সহ সরবরাহকারীদের নির্বাচন নির্দিষ্ট করা উচিত।
5. অন্যান্য কারণ
সংযোগ ফ্র্যাকচার সর্বদা বিপর্যয়মূলক ফাস্টেনার ফ্র্যাকচারের সাথে সরাসরি সম্পর্কিত নয়। ফাস্টেনার সম্পর্কিত অনেক কারণ, যেমন প্রিলোড হারানো বা ফাস্টেনার সংযোগের ক্লান্তি পরিধান এবং ছিঁড়ে যেতে পারে; ফাস্টেনারগুলির কেন্দ্র অফসেট ব্যবহারের সময় শব্দ এবং ফুটো তৈরি করতে পারে, ভাঙা রোধ করতে অপরিকল্পিত রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, কম্পন থ্রেডের ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে পারে এবং ইনস্টলেশনের পরে কাজের লোড প্রয়োগের কারণে ফাস্টেনার সংযোগগুলি শিথিল হতে পারে। এই কারণগুলি, বোল্টগুলির উচ্চ-তাপমাত্রার ক্রীপ সহ, প্রিলোড শক্তির ক্ষতি হতে পারে। কখনও কখনও সংযোগের ফাটলটি খুব বড় বা খুব ছোট, ভারবহন ক্ষেত্রটি খুব ছোট, উপাদানটি খুব নরম হওয়া বা লোড খুব বেশি হওয়ার কারণে গর্তটি অতিক্রম করার জন্য দায়ী করা যেতে পারে। এই পরিস্থিতিগুলির মধ্যে যেকোনও সরাসরি বোল্ট ফ্র্যাকচারের কারণ হবে না, তবে সংযোগের অখণ্ডতা বা শেষ পর্যন্ত বোল্ট ফ্র্যাকচারের ক্ষতি হবে।
