Perché i bulloni sono soggetti a fatica?

Vedendo il titolo, alcune persone potrebbero chiedere: come può un bullone, fatto di un pezzo di metallo, sperimentare affaticamento? In realtà, quando i bulloni in acciaio al carbonio vengono prodotti nei prodotti di cui abbiamo bisogno, se alcuni parametri tecnici e proprietà meccaniche non riescono a soddisfare i requisiti dall'inizio, durante l'uso continuo, eserciteranno gradualmente la forza nelle loro aree locali nel tempo. Quando questa forza raggiunge il punto critico, nel bullone appariranno piccole crepe. La formazione di tali fessure è solo il primo passo della fatica. Quando il numero di cicli raggiunge un certo livello, le crepe porteranno direttamente alla frattura. Questo è il fenomeno e il risultato della fatica del bullone.

Allora perché farlobulloni in acciaio al carbonio provi stanchezza? È vero che i bulloni con maggiore resistenza sono più soggetti a fatica? Innanzitutto, la fatica dei bulloni non ha alcuna connessione diretta con la resistenza stessa. È solo che i bulloni ordinari hanno requisiti di resistenza inferiori, quindi il loro ambiente applicativo non causerà un eccessivo effetto di fatica su di essi. Tuttavia, l'ambiente applicativo dei bulloni ad alta-resistenza presenta determinati requisiti in termini di prestazioni a trazione, che aumentano in modo invisibile l'effetto della fatica sui bulloni. Pertanto, la maggior parte dell'affaticamento dei bulloni che incontriamo nella vita quotidiana comportabulloni-ad alta resistenza, ma ciò non significa che i bulloni ordinari non subiranno fatica-semplicemente che i nostri requisiti per i bulloni ordinari non sono elevati quando li utilizziamo.

Diamo un'occhiata ulteriormente alla causa della fatica del bullone: ​​è il cambiamento dello stress locale durante l'uso ciclico che provoca un certo grado di danno ai punti deboli del bullone, formando infine fessure. Quindi il processo dovrebbe essere così: in primo luogo, lo stress erode i punti deboli del bullone, quindi provoca la formazione di crepe nel bullone. Dopo un periodo di tempo, le crepe diventano sempre più grandi. In un certo punto critico, il bullone improvvisamente fratture. Dopo una lunga analisi del termine -, abbiamo scoperto che tale stress da fatica non richiede una grande forza esterna per generare. A volte la sollecitazione generata sul bullone è molto inferiore alla resistenza alla snervamento del bullone. Pertanto, dopo una fratture del bullone dovuta alla fatica, non si possono vedere alcun segno di deformazione o flessione causati da forze esterne sulla superficie della frattura.

Sulla base dell'analisi di cui sopra, possiamo adeguare in modo appropriato alcuni processi di produzione di base per aiutare i bulloni a resistere alla fatica. Diamo un'occhiata a un diagramma:

Il diagramma sopra mostra la struttura del thread. Possiamo creare lo spazio tra i fili con un angolo R. Poiché le fratture per fatica si verificano soprattutto alle radici della filettatura e nell'area sotto la testa del bullone, la regolazione di alcuni processi di produzione della filettatura di base può prevenire efficacemente la fatica. Possiamo confrontarlo con i thread ordinari:

Quanto sopra è una filettatura ordinaria, in cui tra i denti della filettatura si forma un angolo retto. Questo angolo retto risponde direttamente ai cambiamenti di sollecitazione, quindi tali filettature ad angolo retto-sono soggette a fratture per fatica. Come analizzato in precedenza, oltre alle filettature, anche l'area sotto la testa del bullone è un'area ad alto-rischio di frattura per fatica. Diamo un'occhiata al diagramma:

Seguendo lo stesso principio dell'angolo R per i thread, possiamo anche macchiare un angolo di R all'interno dell'intervallo consentito alla giunzione della testa del bullone e del filo.