Metallurgical Failure Investigation of Quench Cracking in Hexagonal Bolt Head Fasteners
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S. Riesenbeck
Abstract
A particular engine user experienced the repeated fracture of new fixing bolts in combustion chambers upon first tensioning. The heads of the bolts fractured from their shafts upon torque-controlled tensioning. Two affected screws were received from site by the original equipment manufacturer's (OEM) laboratory to perform a metallurgical failure investigation and to determine the metallurgical root cause of failure. From the findings of the failure investigation described in this paper it is concluded that the metallurgical cause of failure in both cases was quench cracking, i. e. the imperfections leading to failure were induced upon manufacture and pre-existed in the bolts, i. e. they did not develop in service. These pre-existing cracks eventually caused failure by torsional overload upon first tensioning in assembly.
Kurzfassung
Wiederholt brachen bei einem bestimmten Turbinenbenutzer neue Befestigungsschrauben der Brennkammern bei erstmaligem Anziehen. Die Schraubenköpfe wurden bei kraftkontrolliertem Anziehen durch Bruch vom Schaft getrennt. Zwei dieser Schrauben gingen zwecks werkstofftechnischer Schadensanalyse und zur Bestimmung der Grundursache des Schadens im Labor des Erstausrüsters ein. Angesichts der in dieser Arbeit beschriebenen Ergebnisse der Schadensuntersuchung wird geschlussfolgert, dass die metallurgische Schadensursache in beiden Fällen Härterisse waren. Die Fehlerstellen in den Schrauben, die zum Schaden geführt haben, waren somit herstellungsbedingt und existierten schon zuvor, d. h. sie entwickelten sich nicht während des Betriebs. Durch diese vorab aufgetretenen Risse versagten die Schrauben schließlich beim erstmaligen Anziehen in der Baugruppe durch Torsionsüberlastung.
References / Literatur
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© 2015, Carl Hanser Verlag, München
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- Technical Contributions/Fachbeiträge
- Microstructure Characterization of Intermetallic γ-TiAl Based Alloys after High-Temperature Deformation
- Influence of Discontinuous Precipitation on the Creep Behavior of a β-Solidified γ-TiAl Based Alloy
- High Temperature Laser-Scanning Confocal Microscopy for the in-situ Investigation of Grain Growth and Phase Transformations in Intermetallic γ-TiAl based Alloys
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