Βλέποντας τον τίτλο, μερικοί άνθρωποι μπορεί να αναρωτηθούν: Πώς μπορεί ένα μπουλόνι, κατασκευασμένο από ένα κομμάτι μέταλλο, να αισθανθεί κόπωση; Στην πραγματικότητα, όταν μπουλόνια από ανθρακούχο χάλυβα παράγονται στα προϊόντα που χρειαζόμαστε, εάν ορισμένες τεχνικές παράμετροι και μηχανικές ιδιότητες δεν πληρούν τις απαιτήσεις από την αρχή, κατά τη συνεχή χρήση, θα ασκήσουν σταδιακά δύναμη στις τοπικές τους περιοχές με την πάροδο του χρόνου. Όταν αυτή η δύναμη φτάσει στο κρίσιμο σημείο, θα εμφανιστούν μικροσκοπικές ρωγμές στο μπουλόνι. Ο σχηματισμός τέτοιων ρωγμών είναι μόνο το πρώτο βήμα κόπωσης. Όταν ο αριθμός των κύκλων φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, οι ρωγμές θα οδηγήσουν άμεσα σε θραύση. Αυτό είναι το φαινόμενο και το αποτέλεσμα της κόπωσης των μπουλονιών.
Γιατί λοιπόνμπουλόνια από ανθρακούχο χάλυβααισθάνεστε κόπωση; Είναι αλήθεια ότι τα μπουλόνια με μεγαλύτερη αντοχή είναι πιο επιρρεπή στην κόπωση; Πρώτον, η κόπωση των μπουλονιών δεν έχει άμεση σχέση με την ίδια την αντοχή. Απλώς τα συνηθισμένα μπουλόνια έχουν χαμηλότερες απαιτήσεις αντοχής, επομένως το περιβάλλον εφαρμογής τους δεν θα τους προκαλέσει υπερβολική κόπωση. Ωστόσο, το περιβάλλον εφαρμογής των μπουλονιών υψηλής- αντοχής έχει ορισμένες απαιτήσεις για απόδοση εφελκυσμού, γεγονός που αυξάνει αόρατα την επίδραση κόπωσης στα μπουλόνια. Ως εκ τούτου, το μεγαλύτερο μέρος της κόπωσης των μπουλονιών που συναντάμε στην καθημερινή ζωή περιλαμβάνειμπουλόνια υψηλής- αντοχής, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι τα συνηθισμένα μπουλόνια δεν θα κουραστούν-απλώς οι απαιτήσεις μας για συνηθισμένα μπουλόνια δεν είναι υψηλές όταν τα χρησιμοποιούμε.
Ας δούμε περαιτέρω την αιτία της κόπωσης του μπουλονιού: είναι η αλλαγή της τοπικής τάσης κατά τη διάρκεια της κυκλικής χρήσης που προκαλεί έναν ορισμένο βαθμό βλάβης στα αδύναμα σημεία του μπουλονιού, σχηματίζοντας τελικά ρωγμές. Έτσι, η διαδικασία θα πρέπει να είναι έτσι: πρώτα, η πίεση διαβρώνει τα αδύναμα σημεία του μπουλονιού και στη συνέχεια προκαλεί τη δημιουργία ρωγμών στο μπουλόνι. Μετά από ένα χρονικό διάστημα, οι ρωγμές γίνονται όλο και μεγαλύτερες. Σε ένα ορισμένο κρίσιμο σημείο, το μπουλόνι σπάει ξαφνικά. Μετά από μακροπρόθεσμη-ανάλυση, διαπιστώσαμε ότι τέτοιο στρες κόπωσης δεν απαιτεί μεγάλη εξωτερική δύναμη για να δημιουργηθεί. Μερικές φορές η τάση που δημιουργείται στο μπουλόνι είναι πολύ μικρότερη από την αντοχή διαρροής του μπουλονιού. Επομένως, μετά από σπασίματα ενός μπουλονιού λόγω κόπωσης, δεν μπορούν να φανούν καθόλου σημάδια παραμόρφωσης ή κάμψης που προκαλούνται από εξωτερικές δυνάμεις στην επιφάνεια του κατάγματος.
Με βάση την παραπάνω ανάλυση, μπορούμε να προσαρμόσουμε κατάλληλα ορισμένες βασικές διαδικασίες κατασκευής για να βοηθήσουμε τα μπουλόνια να αντιστέκονται στην κόπωση. Ας δούμε ένα διάγραμμα:
Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει τη δομή του νήματος. Μπορούμε να κάνουμε το διάστημα μεταξύ των νημάτων με γωνία R. Δεδομένου ότι τα κατάγματα κόπωσης συμβαίνουν ως επί το πλείστον στις ρίζες του νήματος και στην περιοχή κάτω από την κεφαλή του μπουλονιού, η προσαρμογή ορισμένων βασικών διαδικασιών κατασκευής νημάτων μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την κόπωση. Μπορούμε να το συγκρίνουμε με συνηθισμένα νήματα:
Το παραπάνω είναι ένα συνηθισμένο νήμα, όπου σχηματίζεται ορθή γωνία μεταξύ των δοντιών του νήματος. Αυτή η ορθή γωνία ανταποκρίνεται άμεσα στις αλλαγές στρες, επομένως τέτοια νήματα ορθής-γωνίας είναι επιρρεπή σε κάταγμα κόπωσης. Όπως αναλύθηκε προηγουμένως, εκτός από τα σπειρώματα, η περιοχή κάτω από την κεφαλή του μπουλονιού είναι επίσης μια περιοχή υψηλού-κίνδυνου για κάταγμα λόγω κόπωσης. Ας δούμε το διάγραμμα:
Ακολουθώντας την ίδια αρχή με τη γωνία R για τα σπειρώματα, μπορούμε επίσης να επεξεργαστούμε μια γωνία R εντός του επιτρεπόμενου εύρους στη διασταύρωση της κεφαλής του μπουλονιού και του σπειρώματος.
