Můžete se ptát: jak může šroub vyrobený z kovu trpět únavou? Po zpracování uhlíkové oceli na šrouby může dlouhodobé cyklické zatěžování vytvářet koncentrace napětí v místních oblastech, pokud počáteční technické parametry a mechanické vlastnosti nesplňují požadavky. Když takové napětí dosáhne kritické úrovně, vytvoří se ve šroubu drobné trhlinky - toto je pouze první fáze únavy. Jak se počet zatěžovacích cyklů zvyšuje na určitou úroveň, trhliny se šíří a nakonec vedou k náhlému zlomu. Toto je mechanismus a výsledek únavového selhání šroubu.
Proč dochází k únavěšrouby z uhlíkové oceli? Jsou šrouby s vyšší{0}}pevností náchylnější k únavě? Za prvé, únava přímo nesouvisí s úrovní pevnosti šroubu. Běžné šrouby mají nižší požadavky na pevnost a používají se v mírných podmínkách, kde jsou účinky únavy omezené. Vysokopevnostní šrouby se však používají v prostředí s přísnými požadavky na tah, což přirozeně zvyšuje riziko únavy. Z tohoto důvodu dochází k většině únavových poruch, se kterými se v praxi setkávámevysokopevnostní šrouby, i když to neznamená, že se běžné šrouby nikdy neomrzí -, pouze podléhají nižším servisním požadavkům.
Zásadní příčinou únavy šroubu je opakovaná změna lokálního napětí při cyklickém zatěžování, které způsobuje kumulativní poškození slabých míst a případně tvoří trhliny. Proces je následující: napětí nejprve eroduje zranitelná místa šroubu, postupně se objevují mikrotrhliny, trhliny časem rostou, a jakmile dosáhnou kritické délky, šroub se náhle zlomí. Dlouhodobá-analýza ukazuje, že stres způsobující únavu nemusí být velký; může být dokonce mnohem nižší než mez kluzu šroubu. Po únavovém lomu proto lomová plocha obvykle nevykazuje zjevnou deformaci nebo ohyb způsobený vnější silou.
Na základě výše uvedené analýzy můžeme zlepšit výrobní proces, abychom zvýšili odolnost šroubů proti únavě. Podívejte se na následující schéma:
Vyztužený závitVýše uvedený diagram ukazuje optimalizovaný profil závitu se zaobleným kořenem (R-poloměr). Únavové trhliny se obvykle vyskytují na kořenech závitu a pod hlavou šroubu, takže úpravou základního procesu výroby závitu lze účinně zabránit únavě. Srovnejme to s běžnými vlákny:
Obyčejný závit Výše uvedený závit je standardní závit s ostrými rohy u kořene. Takové pravoúhlé-struktury jsou vysoce citlivé na změny napětí a náchylné k únavovému lomu. Jak již bylo zmíněno dříve, oblast pod hlavou šroubu je dalším kritickým místem pro únavové selhání, jak je znázorněno na obrázku:
Proces únavy šroubu Stejným principem jako u kořenového poloměru závitu můžeme přidat vhodně dimenzovaný poloměr zaoblení na spoji mezi hlavou šroubu a dříkem v rámci povoleného konstrukčního rozsahu.
