Vă puteți întreba: cum poate un șurub din metal să sufere de oboseală? De fapt, după ce oțelul carbon este procesat în șuruburi, încărcarea ciclică pe termen lung-poate crea concentrații de tensiuni în zonele locale dacă parametrii tehnici și proprietățile mecanice inițiale nu îndeplinesc cerințele. Când o astfel de solicitare atinge un nivel critic, se vor forma mici fisuri în șurub - aceasta este doar prima etapă a oboselii. Pe măsură ce numărul de cicluri de încărcare crește până la un anumit nivel, fisurile se propagă și în cele din urmă duc la o fractură bruscă. Acesta este mecanismul și rezultatul eșecului la oboseala șuruburilor.
De ce apare oboseala înșuruburi din oțel carbon? Sunt șuruburile cu rezistență mai mare-mai probabil să obosească? În primul rând, oboseala nu este direct legată de nivelul de rezistență al șurubului. Șuruburile obișnuite au cerințe de rezistență mai mici și sunt utilizate în condiții blânde în care efectele oboselii sunt limitate. Totuși, șuruburile de înaltă-rezistență sunt aplicate în medii cu cerințe stricte de tracțiune, care cresc în mod natural riscul de oboseală. Din acest motiv, majoritatea defecțiunilor de oboseală pe care le întâlnim în practică apar înșuruburi de{0}}înaltă rezistență, deși acest lucru nu înseamnă că șuruburile obișnuite nu obosesc niciodată -, acestea sunt pur și simplu supuse unor cerințe de service mai mici.
Cauza fundamentală a oboselii șuruburilor este schimbarea repetată a tensiunii locale în timpul încărcării ciclice, care provoacă deteriorarea cumulativă a punctelor slabe și în cele din urmă formează fisuri. Procesul este următorul: stresul erodează mai întâi zonele vulnerabile ale șurubului, apar microfisuri treptat, fisurile cresc în timp și, odată ce ajung la o lungime critică, șurubul se rupe brusc. Analiza-pe termen lung arată că stresul care provoacă oboseală nu trebuie să fie mare; poate fi chiar mult mai mică decât limita de curgere a șurubului. Prin urmare, după fractura prin oboseală, suprafața de fractură nu prezintă de obicei nicio deformare evidentă sau îndoire cauzată de forța externă.
Pe baza analizei de mai sus, putem îmbunătăți procesul de fabricație pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală a șuruburilor. Aruncă o privire la următoarea diagramă:
Filet întărit Diagrama de mai sus arată un profil de filet optimizat cu o rădăcină rotunjită (raza R-). Fisurile de oboseală apar de obicei la rădăcinile filetului și sub capul șurubului, astfel încât modificarea procesului de bază de fabricare a filetului poate preveni în mod eficient oboseala. Să-l comparăm cu firele obișnuite:
Fir obișnuitFitul de mai sus este un fir standard cu colțuri ascuțite la rădăcină. Astfel de structuri-în unghi drept sunt foarte sensibile la schimbările de tensiune și predispuse la fracturi prin oboseală. După cum sa menționat mai devreme, zona de sub capul șurubului este o altă locație critică pentru defecțiunea prin oboseală, așa cum se arată în diagramă:
Procesul de oboseală a șurubului Folosind același principiu ca și raza rădăcinii filetului, putem adăuga o rază de filet dimensionată corespunzător la joncțiunea dintre capul șurubului și tijă în intervalul de proiectare permis.
