Cıvata bağlantılarında yorulma kırığı olarak bilinen bir kırılma türü vardır. Yorulma kırılması çoğunlukla uzun-dönem döngüsel titreşim ortamlarında meydana gelir. Hidrojen gevrekleşmesine benzer şekilde, kırılması ani olur, ancak ikisi temelde farklıdır-yorulma kırılması, uzun-dönemli döngüsel yükler altında kümülatif hasarın sonucudur; hidrojen gevrekleşmesi ise hidrojen atomlarının neden olduğu kırılgan kırılmadır. Şu anda, bir cıvatanın yorulma kırılması yaşayacağı kesin zamanı önceden tahmin edecek bir teknoloji bulunmamaktadır. Bu nedenle tasarım, malzeme seçimi, montaj gibi başlangıç aşamalarından itibaren önleyici tedbirlerin alınması gerekmektedir.
Her cıvatanın bir kullanım ömrü vardır. Bazı cıvatalar tekrar kullanılabilse de süresiz olarak kullanılamazlar. Bir cıvata uzun süre tasarlanan yükü aşan çalışma koşullarında kaldığında yorulma kırılması olasılığı önemli ölçüde artar. Bu tür kırıklar sadece üretim ekipmanlarına ciddi zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda ciddi durumlarda güvenlik kazalarına da yol açabilir.
Peki cıvatalarda neden yorulma kırılması yaşanıyor? Sektördeki nispeten tutarlı bir anlayış şu şekildedir: döngüsel yüklerin etkisi altında (titreşim ve değişken basınç gibi), gerilim, cıvatanın gerilim yoğunlaşma alanlarında (örneğin, diş kökleri ve kafa ile sap arasındaki geçiş) birikme eğilimindedir. Eşleşen bileşenlerin boyutsal sapmaları varsa veyasürgüuygun olmayan ön yüklemeyle (çok sıkı veya çok gevşek) monte edilirse, yerel gerilim dengesizliği daha da kötüleşecektir. Birikmiş gerilim malzemenin yorulma sınırını aştığında ve malzemenin plastisitesi bu hasarı tamponlamakta yetersiz kaldığında, cıvatanın içinde yavaş yavaş mikro çatlaklar oluşacaktır. Döngü sayısı arttıkça çatlaklar yayılmaya devam eder; Kritik bir noktaya ulaştıklarında cıvata aniden kırılacaktır. Çıplak gözle "ani kırılma" olarak gördüğümüz şey aslında uzun-dönemli çatlak birikiminin ve kademeli yayılmanın sonucudur. Sürecin tamamı şu şekilde özetlenebilir: döngüsel gerilim, cıvatanın gerilim yoğunlaşma noktalarına etki eder → yavaş yavaş cıvata matrisini yırtar → mikro çatlaklar oluşur → çatlaklar kritik noktaya yayılır → cıvata aniden kırılır.
Cıvataların kullanımdan önce çekme mukavemeti testine tabi tutulmasının nedenlerinden biri de budur. Çekme testi kısa sürse de, kırılma konumunu gözlemleyerek (kırılma, diş kökleri veya baş-gövde geçişi gibi gerilim yoğunlaşma alanlarında meydana gelirse, yorulma risklerine dikkat edilmesi gerekir) ve kırılma kuvvetini kaydederek cıvatanın temel mekanik özelliklerinin bir ön değerlendirmesine olanak tanır. Testteki cıvataların kırılma kuvveti tasarım standartlarından önemli ölçüde düşükse bu cıvata grubunun kullanılması önerilmez.
Ayrıca ortam sıcaklığı değişimleri de cıvataların yorulma ömrünü etkiler. Cıvatanın aşırı yüksek veya düşük sıcaklıkların olduğu veya sık sık değişen sıcaklık dalgalanmalarının olduğu bir ortamda kullanılması, malzemenin yorulma hasarını hızlandıracaktır. Cıvatanın havadaki aşındırıcı ortamlar (nem ve tuz spreyi gibi) nedeniyle aşınmasıyla birleştiğinde yorulma kırılması olasılığı daha da artacaktır.
Bu kırılma risklerinin çoğu malzemenin çalışma şartlarına uyum sağlamasıyla ilgilidir. Üretim süreçlerini optimize ederek yorulma kırılması olasılığını azaltabiliriz: Koşullar izin verdiğinde cıvata işleme sırası ayarlanabilir-öncelikle cıvata boşlukları ısıl işleme tabi tutulur (su verme ve temperleme) ve ardından diş çekme gerçekleştirilir (bazı senaryolarda geleneksel süreç diş açma ve ardından ısıl işlemdir). Ancak,yüksek-mukavemetli cıvatalarDiş çekmeden önce uygulanan ısıl işlem, diş işleme sırasında oluşan ek gerilim konsantrasyonunu azaltabilir, böylece yorulma direncini artırabilir). Alternatif olarak tam dişli cıvatalar, kısmen dişli cıvatalarla değiştirilebilir. Sonuçta, cıvatanın pürüzsüz sap kısmında diş yapısı yoktur, bu da daha düzgün bir gerilim dağılımına ve dişli kısma göre çok daha iyi yorulma direncine neden olur.
