Lahko se vprašate: kako lahko kovinski vijak trpi zaradi utrujenosti? Ko je ogljikovo jeklo predelano v vijake, lahko dolgotrajne-ciklične obremenitve ustvarijo koncentracije napetosti na lokalnih območjih, če začetni tehnični parametri in mehanske lastnosti ne izpolnjujejo zahtev. Ko takšna napetost doseže kritično raven, bodo v vijaku nastale drobne razpoke - to je le prva stopnja utrujenosti. Ko se število obremenitvenih ciklov poveča na določeno raven, se razpoke razširijo in sčasoma povzročijo nenaden zlom. To je mehanizem in posledica odpovedi vijaka zaradi utrujenosti.
Zakaj se pojavi utrujenost privijaki iz ogljikovega jekla? Ali so vijaki z večjo{0}}trdnostjo bolj verjetno utrujeni? Prvič, utrujenost ni neposredno povezana s stopnjo trdnosti sornika. Običajni vijaki imajo nižje zahteve glede trdnosti in se uporabljajo v blagih pogojih, kjer so učinki utrujenosti omejeni. Vijaki z visoko -trdnostjo pa se uporabljajo v okoljih s strogimi nateznimi zahtevami, kar seveda poveča tveganje za utrujenost. Zaradi tega se večina okvar zaradi utrujenosti, s katerimi se srečujemo v praksi, zgodi vvisoko{0}}trdni vijaki, čeprav to ne pomeni, da se navadni vijaki nikoli ne utrudijo - zanje preprosto veljajo nižje servisne zahteve.
Temeljni vzrok za utrujenost vijaka je ponavljajoča se sprememba lokalne napetosti med ciklično obremenitvijo, ki povzroči kumulativno poškodbo šibkih točk in sčasoma tvori razpoke. Postopek je sledeč: napetost najprej razjeda ranljiva mesta vijaka, postopoma nastajajo mikrorazpoke, sčasoma se razpoke povečujejo in ko dosežejo kritično dolžino, se vijak nenadoma zlomi. Dolgoročna-analiza kaže, da ni nujno, da je stres, ki povzroča utrujenost, velik; lahko je celo precej nižja od meje tečenja sornika. Zato po utrujenostnem zlomu površina zloma običajno ne kaže očitne deformacije ali upogiba zaradi zunanje sile.
Na podlagi zgornje analize lahko izboljšamo proizvodni proces, da povečamo odpornost vijakov na utrujenost. Oglejte si naslednji diagram:
Ojačan navoj Zgornji diagram prikazuje optimiziran profil navoja z zaobljenim korenom (polmer R-). Razpoke zaradi utrujenosti se običajno pojavijo na koreninah navoja in pod glavo vijaka, zato lahko sprememba osnovnega postopka izdelave navoja učinkovito prepreči utrujenost. Primerjajmo ga z navadnimi nitmi:
Navadna nit Zgornja nit je standardna nit z ostrimi vogali pri korenu. Tak-pravokotne strukture so zelo občutljive na spremembe napetosti in nagnjene k zlomu zaradi utrujenosti. Kot smo že omenili, je območje pod glavo vijaka drugo kritično mesto za odpoved zaradi utrujenosti, kot je prikazano na diagramu:
Postopek utrujenosti sornika Z uporabo enakega principa kot polmer korena navoja lahko dodamo pravilno velik polmer zaokrožitve na stičišču med glavo sornika in steblom znotraj dovoljenega konstrukcijskega območja.
