Şunu sorabilirsiniz: Metalden yapılmış bir cıvata nasıl yorulabilir? Aslında, karbon çeliği cıvatalar halinde işlendikten sonra, uzun-dönemli döngüsel yükleme, başlangıçtaki teknik parametreler ve mekanik özellikler gereksinimleri karşılamıyorsa yerel alanlarda gerilim yoğunlaşmaları oluşturabilir. Böyle bir gerilim kritik seviyeye ulaştığında cıvatada - küçük çatlaklar oluşacaktır, bu yorulmanın yalnızca ilk aşamasıdır. Yükleme çevrimlerinin sayısı belirli bir seviyeye yükseldikçe çatlaklar yayılır ve sonunda ani kırılmalara yol açar. Bu, cıvata yorulma arızasının mekanizması ve sonucudur.
Yorgunluk neden oluşur?karbon çelik cıvatalar? Daha yüksek-mukavemetli cıvataların yorulma olasılığı daha mı yüksektir? Birincisi, yorulmanın cıvatanın mukavemet düzeyiyle doğrudan ilişkili olmamasıdır. Sıradan cıvataların mukavemet gereksinimleri daha düşüktür ve yorulma etkilerinin sınırlı olduğu hafif koşullarda kullanılır. Bununla birlikte, yüksek-mukavemetli cıvatalar, doğal olarak yorulma riskini artıran sıkı çekme taleplerinin olduğu ortamlarda uygulanır. Bu nedenle pratikte karşılaştığımız yorulma arızalarının çoğu,yüksek-mukavemetli cıvatalar, ancak bu, sıradan cıvataların hiçbir zaman yorulmadığı anlamına gelmez -, yalnızca daha düşük servis gereksinimlerine tabidirler.
Cıvata yorulmasının temel nedeni, döngüsel yükleme sırasında yerel gerilimin tekrarlanan değişimidir; bu da zayıf noktalarda kümülatif hasara neden olur ve sonunda çatlaklar oluşturur. Süreç şu şekildedir: Stres önce cıvatanın hassas bölgelerini aşındırır, yavaş yavaş mikro çatlaklar ortaya çıkar, çatlaklar zamanla büyür ve kritik uzunluğa ulaştıktan sonra cıvata aniden kırılır. Uzun-vadeli analiz, yorgunluğa neden olan stresin büyük olmasının gerekmediğini gösteriyor; hatta cıvatanın akma dayanımından çok daha düşük olabilir. Bu nedenle, yorulma kırılmasından sonra kırılma yüzeyi genellikle dış kuvvetin neden olduğu belirgin bir deformasyon veya bükülme göstermez.
Yukarıdaki analize dayanarak cıvataların yorulma direncini artırmak için üretim sürecini geliştirebiliriz. Aşağıdaki diyagrama bir göz atın:
Güçlendirilmiş Diş Yukarıdaki diyagram, yuvarlatılmış kök (R-yarıçap) ile optimize edilmiş bir diş profilini göstermektedir. Yorulma çatlakları genellikle diş köklerinde ve cıvata başının altında meydana gelir, bu nedenle temel diş üretim prosesinin değiştirilmesi, yorulmayı etkili bir şekilde önleyebilir. Bunu sıradan ipliklerle karşılaştıralım:
Sıradan İplik Yukarıdaki iplik, kökünde keskin köşeleri olan standart bir ipliktir. Bu tür-açılı yapılar, gerilim değişikliklerine karşı oldukça hassastır ve yorulma kırılmasına eğilimlidir. Daha önce de belirtildiği gibi, cıvata başının altındaki alan, şemada gösterildiği gibi, yorulma arızası için başka bir kritik konumdur:
Cıvata Yorulma Süreci Diş kökü yarıçapıyla aynı prensibi kullanarak, izin verilen tasarım aralığı dahilinde cıvata başı ile sap arasındaki bağlantı noktasına uygun boyutta bir dolgu yarıçapı ekleyebiliriz.
