Prečo skrutky zlyhávajú pri únave?

Môžete sa opýtať: ako môže skrutka vyrobená z kovu trpieť únavou? V skutočnosti po spracovaní uhlíkovej ocele na skrutky môže dlhodobé cyklické zaťaženie vytvárať v miestnych oblastiach koncentrácie napätia, ak počiatočné technické parametre a mechanické vlastnosti nespĺňajú požiadavky. Keď takéto napätie dosiahne kritickú úroveň, v skrutke sa vytvoria drobné trhlinky - toto je len prvá fáza únavy. Keď sa počet zaťažovacích cyklov zvýši na určitú úroveň, trhliny sa šíria a nakoniec vedú k náhlemu zlomu. Toto je mechanizmus a výsledok únavového zlyhania skrutiek.

Prečo vzniká únava vskrutky z uhlíkovej ocele? Sú skrutky s vyššou{0}}pevnosťou náchylnejšie na únavu? Po prvé, únava priamo nesúvisí s úrovňou pevnosti skrutky. Bežné skrutky majú nižšie požiadavky na pevnosť a používajú sa v miernych podmienkach, kde sú účinky únavy obmedzené. Skrutky s vysokou{3}}pevnosťou sa však používajú v prostrediach s prísnymi požiadavkami na ťah, čo prirodzene zvyšuje riziko únavy. Z tohto dôvodu sa väčšina únavových porúch, s ktorými sa v praxi stretávame, vyskytuje v vysokopevnostné skrutky-, aj keď to neznamená, že bežné skrutky sa nikdy neomrzia -, jednoducho podliehajú nižším servisným požiadavkám.

Základnou príčinou únavy skrutiek je opakovaná zmena lokálneho napätia pri cyklickom zaťažení, ktorá spôsobuje kumulatívne poškodenie slabých miest a prípadne vytvára trhliny. Proces je nasledovný: napätie najskôr eroduje zraniteľné oblasti svorníka, postupne sa objavujú mikrotrhlinky, trhliny časom rastú a keď dosiahnu kritickú dĺžku, svorník sa náhle zlomí. Dlhodobá-analýza ukazuje, že stres spôsobujúci únavu nemusí byť veľký. môže byť dokonca oveľa nižšia ako medza klzu skrutky. Preto po únavovom lomu povrch lomu zvyčajne nevykazuje zjavnú deformáciu alebo ohyb spôsobený vonkajšou silou.

Na základe vyššie uvedenej analýzy môžeme zlepšiť výrobný proces, aby sme zvýšili odolnosť skrutiek proti únave. Pozrite sa na nasledujúci diagram:

Zosilnený závitVyššie uvedený diagram zobrazuje optimalizovaný profil závitu so zaobleným koreňom (R-polomer). Únavové trhliny sa zvyčajne vyskytujú na koreňoch závitu a pod hlavou skrutky, takže úprava základného procesu výroby závitu môže účinne zabrániť únave. Porovnajme to s bežnými vláknami:

Obyčajný závitVyššie uvedený závit je štandardný závit s ostrými rohmi v koreni. Takéto pravouhlé-štruktúry sú vysoko citlivé na zmeny napätia a náchylné na únavové zlomeniny. Ako už bolo spomenuté, oblasť pod hlavou skrutky je ďalším kritickým miestom pre únavové zlyhanie, ako je znázornené na obrázku:

Proces únavy skrutky Pomocou rovnakého princípu ako polomer koreňa závitu môžeme pridať správne dimenzovaný polomer zaoblenia na spoji medzi hlavou skrutky a driekom v rámci prípustného konštrukčného rozsahu.