Domanda:
I bulloni strutturali standard sono accettabili per tutti i climi freddi?
hazzey
2015-02-08 02:05:11 UTC
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Le specifiche per i bulloni standard (ASTM A 325) non elencano le temperature minime di servizio. Sto pensando ad applicazioni esterne come l'Alaska o il Canada (minime di -60 ° F) e mi chiedo se le basse temperature avrebbero un effetto sui bulloni.

Esiste un tipo di bullone ( ASTM A 320) che ha un grado che specifica il test a basse temperature (-150F). Quei bulloni sembrano essere per strutture criogeniche. Sembra che questo sia eccessivo per la maggior parte dei luoghi all'aperto dove la temperatura più fredda mai registrata sulla terra è di circa -128F in Antartide.

Il freddo è un problema per i bulloni strutturali standard ? Esistono standard europei che potrebbero essere applicati?

La Guida RCSC (http://www.boltcouncil.org/files/2ndEditionGuide.pdf) tocca questo aspetto nella sezione 2.7. Tuttavia, non hanno una guida specifica, solo "la meccanica della frattura è complicata". Fa riferimento ad un paio di altre fonti per ulteriori informazioni. Non sono a conoscenza di alcuna guida più specifica nelle specifiche RCSC o AISC.
@Ethan48: Sono esattamente le sezioni in codici del genere che mi spaventano. Dire che qualcosa * potrebbe * essere un problema senza fornire alcuna guida non aiuta. Voglio portare a termine i progetti, non usare i soldi del mio cliente per finanziare la ricerca.
Concordato! Non molto informativo e per niente prescrittivo, solo inquietante. Spiacente, non ho altre conoscenze sull'argomento.
Come si confronta il prezzo del bullone "criogenico" con lo "standard" (e con il valore dell'intero progetto)? È eccessivo solo se incide in modo significativo sul budget, altrimenti è solo un 'generoso margine di sicurezza';) (come nel nostro caso, ordiniamo schede di 'qualità industriale' dove sarebbe sufficiente 'consumatore', raddoppiando il costo della scheda ma aumentando il costo del prodotto finale dello 0,3% e ottenerlo molto al di sopra delle specifiche richieste invece di `` solo solo '' e avere il prodotto solo in condizioni avverse invece di spiegare al cliente che non dovrebbero usarlo in queste condizioni.)
Una risposta:
#1
+4
Trevor Archibald
2015-02-09 00:44:58 UTC
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Per rispondere alla tua domanda senza mezzi termini, sì, il freddo può essere un problema per i bulloni strutturali standard, perché il freddo può essere un problema per qualsiasi metallo o plastica. Posso dare un'idea del motivo per cui il freddo è un fattore, ma voglio essere chiaro che non posso fare una raccomandazione su intervalli di temperatura accettabili per i bulloni standard, quindi se non riesci a trovare alcuni dati per garantire il corretto funzionamento di loro, potrebbe essere meglio usare i bulloni a bassa temperatura per essere sicuri.

Nei metalli, questo fenomeno è noto come transizione duttile-fragile, che si verifica a una temperatura specifica in base al materiale e alla velocità di deformazione. Nota che questo significa che dipende dalla velocità con cui deformi il materiale, non dalla forza che applichi.

Esistono due tipi di deformazione, elastica (dove il materiale ritorna alla sua forma originale) e plastica (dove il materiale si deforma permanentemente). A livello molecolare, la deformazione elastica si verifica quando i legami tra le molecole nel il materiale è allungato. Poiché non si verifica alcun cambiamento permanente nella struttura, il materiale può mantenere la sua forma originale. Ad un certo punto però la struttura comincia a cambiare, spesso sotto forma di movimento di lussazione. I difetti esistenti nel materiale iniziano a muoversi e questo movimento non può essere invertito spontaneamente, causando il cambiamento permanente.

La facilità e la velocità del movimento di dislocazione è in parte basata sulla temperatura. La temperatura è una misura dell'energia e se c'è più energia in un materiale, parte di quell'energia va verso il movimento di dislocazione. Questo è importante perché il movimento della lussazione può aiutare a prevenire la frattura. Le crepe esistono in tutte le parti, sono impossibili da evitare e le parti si frattureranno in quelle crepe perché lo stress è concentrato lì e il materiale è naturalmente più debole.

In queste fessure, parte dell'energia va a formare nuove superfici (propagando ulteriormente la fessura nella parte.) La maggior parte del resto dell'energia va a spostare le dislocazioni deformando plasticamente il materiale. Se il materiale è troppo resistente alla deformazione (troppo fragile), nessuna energia verrà dissipata dalla deformazione, lasciando più energia disponibile per la propagazione della cricca. Questo è ciò che fa sì che i metalli abbiano maggiori probabilità di fratturarsi a temperature più basse. A una certa temperatura critica, il materiale diventa più fragile che duttile e la sua resistenza alla frattura è notevolmente ridotta.

Determinare questa temperatura non è semplice da un punto di vista teorico e di solito è fatto sperimentalmente, credo.

Questo documento è quello che ho usato per rinfrescare la mia memoria dalla mia lezione sul comportamento dei materiali molecolari, sono buone alcune buone informazioni, ma non mi preoccuperei di impantanarmi in matematica perché è incredibilmente complesso per i casi non semplificati. Le spiegazioni non sono così male.

Come ho detto all'inizio, la semplice risposta è sì, influenzerà la forza del bullone e penso che gli standard siano riluttanti a fornire risposte specifiche se il bullone non è progettato per un intervallo di temperatura perché le dimensioni dei bulloni, le dimensioni dei difetti e il tipo di carico possono influire su questo.

Hai fatto un buon lavoro nell'aggiungere lo sfondo per il motivo per cui sono preoccupato. Questo è il motivo per cui gli acciai strutturali vengono sottoposti ai test Charpy.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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