Felmerülhet a kérdés: hogyan tud elfáradni egy fémből készült csavar? Valójában, miután a szénacélt csavarokká dolgozzák fel, a hosszú -ciklikus terhelés feszültségkoncentrációkat okozhat a helyi területeken, ha a kezdeti műszaki paraméterek és mechanikai tulajdonságok nem felelnek meg a követelményeknek. Amikor az ilyen feszültség eléri a kritikus szintet, apró repedések keletkeznek a csavaron - ez csak a fáradás első szakasza. Ahogy a terhelési ciklusok száma egy bizonyos szintre nő, a repedések továbbterjednek, és végül hirtelen töréshez vezetnek. Ez a csavarfáradás meghibásodásának mechanizmusa és eredménye.
Miért jelentkezik a fáradtságszénacél csavarok? A nagyobb{0}}szilárdságú csavarok nagyobb valószínűséggel fáradnak el? Először is, a fáradtság nem függ közvetlenül a csavar szilárdsági szintjétől. A hagyományos csavarok szilárdsági követelményei alacsonyabbak, és enyhe körülmények között használják, ahol a kifáradás hatása korlátozott. A nagy -szilárdságú csavarokat azonban szigorú szakítószilárdságú környezetben alkalmazzák, ami természetesen növeli a kifáradás kockázatát. Emiatt a legtöbb fáradásos meghibásodás, amellyel a gyakorlatban találkozunk, akkor fordul előnagy szilárdságú{0}}csavarok, bár ez nem jelenti azt, hogy a közönséges csavarok soha nem fáradnak el -, egyszerűen alacsonyabb szervizigények vonatkoznak rájuk.
A csavarfáradás alapvető oka a helyi feszültség ismétlődő változása a ciklikus terhelés során, ami halmozottan károsítja a gyenge pontokat, és végül repedéseket okoz. A folyamat a következő: a feszültség először a csavar sérülékeny részeit erodálja, fokozatosan megjelennek a mikrorepedések, a repedések idővel nőnek, és amint elérik a kritikus hosszt, a csavar hirtelen eltörik. A hosszú távú-elemzés azt mutatja, hogy a fáradtságot okozó stressznek nem kell nagynak lennie; akár sokkal alacsonyabb is lehet, mint a csavar folyáshatára. Emiatt a kifáradásos törés után a törésfelület általában nem mutat nyilvánvaló deformációt vagy külső erő által okozott hajlítást.
A fenti elemzés alapján javíthatjuk a gyártási folyamatot a csavarok fáradtságállóságának növelése érdekében. Vessen egy pillantást a következő diagramra:
Megerősített menet A fenti diagram egy optimalizált menetprofilt mutat le kerekített gyökérrel (R-sugár). A kifáradási repedések általában a menetgyökereknél és a csavarfej alatt keletkeznek, így az alapvető menetgyártási folyamat módosításával hatékonyan megelőzhető a kifáradás. Hasonlítsuk össze a közönséges szálakkal:
Közönséges cérna A fenti szál egy szabványos szál éles sarkokkal a tövénél. Az ilyen derékszögű szerkezetek nagyon érzékenyek a feszültségváltozásokra, és hajlamosak a fáradtság okozta törésekre. Amint azt korábban említettük, a csavarfej alatti terület egy másik kritikus hely a fáradásos meghibásodás szempontjából, amint az az ábrán látható:
Csavarfáradási folyamat A menetgyöksugárral megegyező elvet alkalmazva a megengedett tervezési tartományon belül a csavarfej és a szár találkozásánál megfelelő méretű rádiuszot adhatunk hozzá.
