Þreyta í Boltatengingum

Í boltatengingum er til tegund beinbrota sem kallast þreytubrot. Þreytubrot eiga sér stað að mestu í-langtíma hringlaga titringsumhverfi. Svipað og vetnisbrot, brot þess er skyndilega, en þetta tvennt er í grundvallaratriðum ólíkt. Eins og er, er engin tækni til að spá fyrir um nákvæmlega hvenær bolti mun verða fyrir þreytubroti fyrirfram. Þess vegna verður að grípa til fyrirbyggjandi aðgerða frá fyrstu stigum eins og hönnun, efnisval og uppsetningu.

Sérhver bolti hefur endingartíma. Þó að hægt sé að endurnýta suma bolta er ekki hægt að nota þá endalaust. Þegar bolti er í notkunarskilyrðum sem fara yfir hönnuð álag í langan tíma, aukast líkurnar á þreytubroti verulega. Slík brot valda ekki aðeins miklu tjóni á framleiðslutækjum heldur geta þau einnig leitt til öryggisslysa í alvarlegum tilvikum.

Svo, hvers vegna upplifa boltar þreytubrot? Tiltölulega samkvæmur skilningur í iðnaðinum er sem hér segir: undir áhrifum hringrásarálags (svo sem titringur og víxlþrýstingur) hefur streita tilhneigingu til að safnast upp á streituþéttnisvæði boltans (td þráðarrætur og umskipti milli höfuðs og skafts). Ef samsvarandi íhlutir hafa víddarfrávik eðabolti er sett upp með óviðeigandi forálagi (annaðhvort of þétt eða of laust), mun staðbundið streituójafnvægi versna enn frekar. Þegar uppsöfnuð streita fer yfir þreytumörk efnisins og mýkt efnisins er ófullnægjandi til að jafna þessa skemmd, myndast örsprungur smám saman inni í boltanum. Eftir því sem lotunum fjölgar halda sprungurnar áfram að breiða út; þegar þeir ná mikilvægum punkti mun boltinn skyndilega brotna. Það sem við sjáum með berum augum sem „skyndilegt brot“ er í raun afleiðing af langtíma-sprungusöfnun og hægfara útbreiðslu. Allt ferlið má draga saman sem: hringlaga streita virkar á álagsstyrkspunkta boltans → rífur smám saman boltafylki → örsprungur myndast → sprungur breiðist út að mikilvæga punktinum → boltinn brotnar skyndilega.

Þetta er ein af ástæðunum fyrir því að boltar þurfa að gangast undir togþolsprófun fyrir notkun. Þrátt fyrir að togprófið taki stuttan tíma gerir það ráð fyrir bráðabirgðamati á vélrænni grunneiginleikum boltans með því að fylgjast með staðsetningu brotsins (ef brotið á sér stað á streituþéttnisvæðum eins og þráðarrótum eða höfuð-skaftabreytingum, þarf þreytuhætta að vera vakandi) og skrá brotkraftinn. Ef brotkraftur boltanna í prófuninni er verulega lægri en hönnunarstaðlarnir, er ekki mælt með því að nota þessa lotu af boltum.

Að auki hafa umhverfishitabreytingar einnig áhrif á þreytulíf bolta. Ef boltinn er notaður í umhverfi með of hátt eða lágt hitastig, eða tíðar hitasveiflur til skiptis, mun það flýta fyrir þreytuskemmdum efnisins. Þegar það er blandað saman við veðrun boltans af ætandi miðli í loftinu (svo sem raka og saltúða), munu líkurnar á þreytubroti aukast enn frekar.

Flest þessara brotahættu tengist aðlögunarhæfni efnisins að rekstrarskilyrðum. Við getum dregið úr líkum á þreytubroti með því að fínstilla framleiðsluferla: þegar aðstæður leyfa er hægt að stilla boltavinnsluröðina-fyrst fara boltaeyðir í hitameðhöndlun (slökkva og herða) og síðan er þráðvalsing framkvæmt (hefðbundið ferli í sumum tilfellum er þráðvalsing og síðan hitameðhöndlun.hár-styrktar boltar, hitameðhöndlun áður en þráður er rúllaður getur dregið úr viðbótarálagsstyrk sem orsakast við þráðvinnslu, og þar með bætt þreytuþol). Að öðrum kosti er hægt að skipta út fullsnittuðum boltum fyrir bolta að hluta. Þegar öllu er á botninn hvolft hefur slétt skafthluti boltans enga þráðarbyggingu, sem leiðir til jafnari streitudreifingar og mun betri þreytuþol en snittari hlutinn.