Poldiühenduste väsimus

Poltühendustes esineb teatud tüüpi luumurd, mida nimetatakse väsimusmurruks. Väsimusmurrud tekivad enamasti pikaajalises-tsüklilises vibratsioonikeskkonnas. Sarnaselt vesiniku murenemisele on selle purunemine äkiline, kuid need kaks on põhimõtteliselt erinevad -väsimusmurd on pikaajaliste tsükliliste koormuste kumulatiivsete kahjustuste tagajärg Praegu puudub tehnoloogia, mis ennustaks ette täpset aega, millal polt väsimusmurru saab. Seetõttu tuleb ennetusmeetmeid võtta juba algetappidest, nagu projekteerimine, materjali valik ja paigaldamine.

Igal poldil on oma kasutusiga. Kuigi mõnda polti saab uuesti kasutada, ei saa neid lõputult kasutada. Kui polt on pikka aega töötingimustes, mis ületavad kavandatud koormust, suureneb märkimisväärselt väsimusmurru tõenäosus. Sellised luumurrud ei põhjusta mitte ainult tõsist kahju tootmisseadmetele, vaid võivad tõsistel juhtudel põhjustada ka ohutusõnnetusi.

Niisiis, miks tekivad poldid väsimusmurrud? Suhteliselt järjekindel arusaam tööstuses on järgmine: tsükliliste koormuste (nagu vibratsioon ja vahelduv rõhk) mõjul kipub pinge kogunema poldi pingekontsentratsiooni piirkondades (nt keermejuured ning üleminek pea ja varre vahel). Kui sobivatel komponentidel on mõõtmete kõrvalekalded võipolt on paigaldatud ebaõige eelkoormusega (kas liiga pingul või liiga lõdvalt), süveneb kohalik pingetasakaalu häire veelgi. Kui kogunenud pinge ületab materjali väsimuspiiri ja materjali plastilisus ei ole selle kahjustuse puhverdamiseks piisav, tekivad poldi sisse järk-järgult mikropraod. Tsüklite arvu suurenedes jätkavad praod levimist; kui nad jõuavad kriitilisse punkti, puruneb polt ootamatult. See, mida me palja silmaga näeme "äkilise murruna", on tegelikult pikaajalise-pragude kuhjumise ja järkjärgulise levimise tagajärg. Kogu protsessi võib kokku võtta järgmiselt: tsükliline pinge mõjub poldi pingekontsentratsiooni punktidele → rebib järk-järgult poldi maatriksi → tekivad mikropraod → praod levivad kriitilisse punkti → polt puruneb ootamatult.

See on üks põhjusi, miks poldid peavad enne kasutamist läbima tõmbetugevuse testimise. Kuigi tõmbekatse võtab vähe aega, võimaldab see esialgselt hinnata poldi mehaanilisi põhiomadusi, jälgides murdumiskohta (kui purunemine toimub pingekontsentratsiooni aladel, nagu keermejuured või pea{1}}varre üleminek, tuleb väsimusriskide suhtes olla valvas) ja registreerides murdejõu. Kui katses on poltide murdejõud oluliselt väiksem kui projekteerimisstandardid, ei ole seda poltide partii soovitatav kasutada.

Lisaks mõjutavad poltide väsimuse kestust ka keskkonna temperatuurimuutused. Kui polti kasutatakse keskkonnas, kus on liiga kõrge või madal temperatuur või sagedased vahelduvad temperatuurikõikumised, kiirendab see materjali väsimuskahjustusi. Kui kombineerida poldi erosiooniga õhus leiduvate söövitavate ainete (nagu niiskus ja soolapihustus) toimel, suureneb väsimusmurdumise tõenäosus veelgi.

Enamik neist purunemisriskidest on seotud materjali kohanemisvõimega töötingimustega. Väsimusmurdude tõenäosust saame vähendada tootmisprotsesse optimeerides: kui tingimused seda võimaldavad, saab poltide töötlemise järjestust -esmalt reguleerida, poltide toorikud läbivad kuumtöötluse (karastamine ja karastamine) ning seejärel teostatakse keerme valtsimine (mõnede stsenaariumide puhul on traditsiooniline protsess keerme valtsimine, millele järgneb kuumtöötlus.ülitugevad{0}}poldid, kuumtöötlus enne keerme rullimist võib vähendada keerme töötlemisel tekkivat täiendavat pingekontsentratsiooni, parandades seeläbi väsimuskindlust). Teise võimalusena saab täielikult keermestatud poldid asendada osaliselt keermestatud poltidega. Pole ju poldi sileda varreosa keermestruktuuri, mille tulemuseks on ühtlasem pingejaotus ja palju parem väsimuskindlus kui keermestatud osal.