Ви можете запитати: як металевий болт може страждати від втоми? Фактично, після обробки вуглецевої сталі на болти довготривале циклічне навантаження може створити локальні концентрації напруги, якщо початкові технічні параметри та механічні властивості не відповідають вимогам. Коли така напруга досягне критичного рівня, у болті з’являться дрібні тріщини - це лише перша стадія втоми. Коли кількість циклів навантаження збільшується до певного рівня, тріщини поширюються і зрештою призводять до раптового руйнування. Це механізм і результат втомного руйнування болта.
Чому виникає втома вболти з вуглецевої сталі? Чи більше міцні болти-втомлюються? По-перше, втома не пов'язана безпосередньо з рівнем міцності болта. Звичайні болти мають нижчі вимоги до міцності та використовуються в м’яких умовах, де ефект втоми обмежений. Проте -високоміцні болти застосовуються в середовищах із суворими вимогами до розтягування, що, природно, збільшує ризик втоми. З цієї причини більшість втомних відмов, з якими ми стикаємося на практиці, відбуваються ввисокоміцні-болти, хоча це не означає, що звичайні болти ніколи не втомлюються - вони просто підлягають меншим вимогам до обслуговування.
Основною причиною втоми болта є повторювана зміна локального напруження під час циклічного навантаження, що спричиняє кумулятивне пошкодження слабких місць і зрештою утворює тріщини. Процес відбувається наступним чином: напруга спочатку роз’їдає вразливі ділянки болта, поступово з’являються мікротріщини, з часом тріщини розростаються, а коли досягають критичної довжини, болт раптово ламається. Довготривалий-аналіз показує, що стрес, який спричиняє втому, не обов’язково має бути великим; він навіть може бути набагато нижчим, ніж межа текучості болта. Таким чином, після втомного руйнування поверхня руйнування зазвичай не демонструє явних деформацій або вигинів, викликаних зовнішньою силою.
На основі наведеного вище аналізу ми можемо вдосконалити виробничий процес, щоб підвищити стійкість болтів до втоми. Подивіться на наступну схему:
Посилена різьбаНа діаграмі вище показано оптимізований профіль різьби із заокругленим коренем (радіус R-). Втомні тріщини зазвичай виникають у коренях різьби та під головкою болта, тому модифікація основного процесу виготовлення різьби може ефективно запобігти втомі. Порівняємо зі звичайними нитками:
Звичайна нитка Нитка вище — це стандартна нитка з гострими кутами біля кореня. Такі-структури під прямим кутом дуже чутливі до змін напруги та схильні до втомного руйнування. Як згадувалося раніше, область під головкою болта є ще одним критичним місцем для втомного руйнування, як показано на схемі:
Процес втоми болта. Використовуючи той самий принцип, що й радіус кореня різьби, ми можемо додати радіус галтеля відповідного розміру на стику між головкою болта та хвостовиком у межах допустимого проектного діапазону.
