Failure analysis of bolted joint for the column of an aerial platform

Abstract

Original scientific paper This paper focuses on the identification of failure causes of a bolted joint used for the bedding of a primary column of an aerial platform. The tests conducted to determine chemical composition and mechanical properties have confirmed the 12.9 grade of the bolts. Also, mechanical properties tests and metallographic examination did not indicate any hidden defects caused by heat treatment (e.g. decarburisation etc.). On the other hand, visual and metallographic examination of cross-section as well as electron microscope scanning confirmed fatigue fracture of the bolts. Therefore, further analyses were done to check the dimensioning and the installation of the bolts. The effects on stress states in the bolts are presented from the standpoint of rated operating regimes, stiffness of joined elements, lubrication conditions of thread surfaces and temperature incompatibility between the bolts and elements being joined. Pre-tightening torque value incompatible with lubrication conditions was found to be the main factor that led to high stress values that initiated and later intensified the fatigue process which ended in fatigue failure of the bolts. Keywords: bolted joint lubrication; failure of bolts with high mechanical propertiesAnaliza otkaza vijčanog spoja stupa platforme za rad na visini Izvorni znanstveni članak U radu se razmatra problematika identifikacije uzroka otkaza vijčanog spoja uležištenja osnovnog stupa platforme za rad na visinama. Ispitivanja provedena kako bi se odredio kemijski sastav i mehanička svojstva, potvrdila su da se radi o vijcima kvalitete 12.9. Također, ispitivanja mehaničkih svojstava i metalografska ispitivanja nisu navodila ni na kakve skrivene kvarove uzrokovane toplinskom obradom (npr. razugljičenje itd.) S druge strane, visualno i metalografsko ispitivanje poprečnog presjeka kao i ispitivanje elektronskim mikroskopom potvrdili su lom vijaka uzrokovan zamorom. Zato su dalje analize bile usmjerene na utvrđivanje adekvatnosti dimenzioniranja i ugradnje predmetnih vijaka. U radu su predstavljeni utjecaji na naponsko stanje vijaka sa stanovišta nominalnih radnih režima, krutosti elemenata u spoju, uvjeta podmazanosti površina navoja i temperaturne nekompatibilnosti vijaka i elemenata koji se spajaju. Zaključeno je da je neusklađenost primijenjenog momenta prethodnog pritezanja vijaka s uvjetima podmazanosti površina navoja bila od dominantnog značaja za pojavu povišenih naponskih stanja u materijalu vijaka, koji su inicirali i intenzivirali zamorni proces, odnosno zamorni otkaz vijaka. Ključne riječi: podmazanost vijčanog spoja; otkaz vijaka visokih mehaničkih svojstava