Hogyan lehet megelőzni a fáradtságot a csavaros csatlakozásokban

A csavarkötéseknél gyakran előfordul egyfajta meghibásodás, amelyet fáradásos törésnek neveznek. A fáradásos törés többnyire vibrációs körülmények között történik. A hidrogén ridegségéhez hasonlóan ez is egy hirtelen meghibásodás, és a jelenlegi technológia nem tudja előre megjósolni, hogy egy csavar mikor törik el a fáradtság miatt. Ezért a kezdetektől megelőző intézkedéseket kell tennünk.

Minden csavarnak megvan az élettartama. Bár a csavarok újrafelhasználhatók, nem korlátlan használati ciklusra készültek. Ha a csavarok állandóan erős vagy váltakozó terhelésnek vannak kitéve bizonyos környezetben, jelentősen megnő a fáradásos törés valószínűsége. Az ilyen törések súlyos károkat okozhatnak a gyártóberendezésekben, sőt biztonsági balesetekhez is vezethetnek.

Miért fordul elő fáradásos törés a csavarokban? Az iparágban széles körben elfogadott magyarázat: a szolgáltatási környezet közötti különbségek miatt csavarés a csatlakoztatott alkatrészek alapanyaga, valamint a mozgó alkatrészek alakjának és méretének eltérései, a csavar túlzott előfeszítése egyenetlen helyi feszültségeloszlást eredményezhet. Folyamatos váltakozó terhelések hatására, és az anyag elégtelen rugalmassága esetén a csavar belsejében fokozatosan mikrorepedések keletkeznek. Amikor ezek a láthatatlan repedések elérik a kritikus pontot, a csavar hirtelen eltörik. Szabad szemmel azonnali törésnek tűnik, de valójában az idő múlásával lassan fejlődik. A folyamat a következő: a beépítés során feszültségkoncentrációs pontok jönnek létre, a csavar alapanyaga fokozatosan elszakad, egy idő után apró repedések jelennek meg, a kritikus állapot elérésekor pedig hirtelen törés következik be.

Ez az egyik oka annak, hogy a csavarok használatba vétele előtt szakítószilárdsági tesztekre van szükség. Bár a szakítóvizsgálat nem tart sokáig, lehetővé teszi a csavar alapvető értékelését a törés helye és a törési erő alapján. Ha a törési nyomaték túl alacsony a vizsgálat során, akkor ezt a csavart nem javasoljuk használni. Egy másik fontos tényező a környezet hőmérsékletének változása. Ha az üzemi hőmérséklet túl magas vagy alacsony, vagy erősen ingadozik, a csavar élettartama jelentősen lerövidül. A levegő korrozív hatásával kombinálva a kifáradásos törés kockázata nagyon magas.

Ezeket a meghibásodási tényezőket főként az anyag nem megfelelő alkalmazkodóképessége okozza a környezethez. Megfelelően javítani tudjuk a gyártási folyamatokat, hogy csökkentsük a kifáradási törések kockázatát. Ha a körülmények megengedik, a csavarok hőkezelhetők-a menethengerlés előtt (a szabványos eljárás először menethengerlés, majd hőkezelés). Alternatív megoldáskéntteljesen menetes csavarokrészben menetesre cserélhető, mivel a sima szárrésznek sokkal nagyobb a fáradásállósága, mint a menetes szakasznak.