چرا پیچ و مهره ها در هنگام خستگی خراب می شوند؟

ممکن است بپرسید: چگونه یک پیچ فلزی می تواند دچار خستگی شود؟ در واقع، پس از پردازش فولاد کربنی به پیچ و مهره، اگر پارامترهای فنی اولیه و ویژگی‌های مکانیکی الزامات را برآورده نکنند، بارگذاری چرخه‌ای طولانی‌مدت می‌تواند در مناطق محلی غلظت تنش ایجاد کند. هنگامی که چنین تنشی به حد بحرانی می رسد، ترک های ریز در پیچ ایجاد می شود - این تنها مرحله اول خستگی است. با افزایش تعداد چرخه های بارگذاری تا حد معینی، ترک ها منتشر می شوند و در نهایت منجر به شکستگی ناگهانی می شوند. این مکانیسم و ​​نتیجه شکست خستگی پیچ است.

چرا خستگی درپیچ و مهره فولاد کربنی? آیا پیچ و مهره‌های با استحکام بالاتر-احتمال خستگی بیشتری دارند؟ اولاً، خستگی ارتباط مستقیمی با سطح استحکام پیچ ندارد. پیچ های معمولی نیاز به استحکام کمتری دارند و در شرایط ملایم که اثرات خستگی محدود است استفاده می شود. با این حال، پیچ‌های با استحکام بالا در محیط‌هایی با کشش شدید اعمال می‌شوند که به طور طبیعی خطر خستگی را افزایش می‌دهد. به همین دلیل، اکثر شکست‌های خستگی که در عمل با آن مواجه می‌شویم در آن رخ می‌دهند پیچ و مهره های{0}}با استحکام بالا، اگرچه این بدان معنا نیست که پیچ‌های معمولی هرگز خسته نمی‌شوند - آنها به سادگی مشمول خدمات کمتری هستند.

علت اساسی خستگی پیچ، تغییر مکرر تنش موضعی در حین بارگذاری چرخه ای است که باعث آسیب تجمعی به نقاط ضعف و در نهایت ایجاد ترک می شود. فرآیند به شرح زیر است: استرس ابتدا نواحی آسیب پذیر پیچ را فرسایش می دهد، ریزترک ها به تدریج ظاهر می شوند، ترک ها به مرور زمان رشد می کنند و هنگامی که به طول بحرانی رسیدند، پیچ ناگهان می شکند. تجزیه و تحلیل بلندمدت-نشان می‌دهد که استرسی که باعث خستگی می‌شود لازم نیست زیاد باشد. حتی می تواند بسیار کمتر از استحکام تسلیم پیچ باشد. بنابراین، پس از شکستگی ناشی از خستگی، سطح شکست معمولاً تغییر شکل یا خمش آشکار ناشی از نیروی خارجی را نشان نمی دهد.

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق، ما می توانیم فرآیند تولید را برای افزایش مقاومت در برابر خستگی پیچ ها بهبود دهیم. به نمودار زیر دقت کنید:

رشته تقویت شده نمودار بالا یک نمایه رشته بهینه شده با ریشه گرد (شعاع R-) را نشان می دهد. ترک‌های خستگی معمولاً در ریشه‌های رزوه و زیر سر پیچ اتفاق می‌افتند، بنابراین اصلاح فرآیند تولید نخ می‌تواند به طور موثری از خستگی جلوگیری کند. بیایید آن را با موضوعات معمولی مقایسه کنیم:

نخ معمولی نخ فوق یک نخ استاندارد با گوشه های تیز در ریشه است. چنین ساختارهای زاویه‌ای{1}}به شدت به تغییرات تنش حساس هستند و مستعد شکستگی ناشی از خستگی هستند. همانطور که قبلا ذکر شد، ناحیه زیر سر پیچ یکی دیگر از مکان های مهم برای خرابی خستگی است، همانطور که در نمودار نشان داده شده است:

فرآیند خستگی پیچ با استفاده از همان اصل شعاع ریشه رزوه، می‌توانیم یک شعاع فیله با اندازه مناسب در محل اتصال سر پیچ و ساقه در محدوده طراحی مجاز اضافه کنیم.