Στις βιδωτές συνδέσεις, εμφανίζεται συχνά ένας τύπος αστοχίας που είναι γνωστός ως κάταγμα κόπωσης. Το κάταγμα κόπωσης συμβαίνει κυρίως σε συνθήκες δόνησης. Όπως η ευθραυστότητα του υδρογόνου, είναι μια ξαφνική αστοχία και η τρέχουσα τεχνολογία δεν μπορεί να προβλέψει εκ των προτέρων πότε ένα μπουλόνι θα σπάσει λόγω κόπωσης. Επομένως, πρέπει να λάβουμε προληπτικά μέτρα από την αρχή.
Κάθε μπουλόνι έχει διάρκεια ζωής. Αν και τα μπουλόνια είναι επαναχρησιμοποιήσιμα, δεν προορίζονται για απεριόριστους κύκλους χρήσης. Όταν τα μπουλόνια υπόκεινται συνεχώς σε βαριά ή εναλλασσόμενα φορτία σε ορισμένα περιβάλλοντα, η πιθανότητα θραύσης λόγω κόπωσης αυξάνεται σημαντικά. Τέτοια κατάγματα μπορεί να προκαλέσουν σοβαρή ζημιά στον εξοπλισμό παραγωγής και ακόμη και να οδηγήσουν σε ατυχήματα ασφαλείας.
Γιατί συμβαίνει κάταγμα κόπωσης στα μπουλόνια; Η ευρέως αποδεκτή εξήγηση στον κλάδο είναι: λόγω διαφορών μεταξύ του περιβάλλοντος εξυπηρέτησης τουμπουλόνικαι το υλικό βάσης των συνδεδεμένων εξαρτημάτων, καθώς και οι διακυμάνσεις στο σχήμα και το μέγεθος των κινούμενων εξαρτημάτων, η υπερβολική προφόρτιση του μπουλονιού μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη τοπική κατανομή της τάσης. Κάτω από συνεχή εναλλασσόμενα φορτία και με ανεπαρκή ολκιμότητα υλικού, σχηματίζονται σταδιακά μικρορωγμές στο εσωτερικό του μπουλονιού. Όταν αυτές οι αόρατες ρωγμές φτάσουν σε ένα κρίσιμο σημείο, το μπουλόνι σπάει ξαφνικά. Με γυμνό μάτι, φαίνεται να είναι ένα στιγμιαίο διάλειμμα, αλλά στην πραγματικότητα, αναπτύσσεται αργά με την πάροδο του χρόνου. Η διαδικασία έχει ως εξής: δημιουργούνται σημεία συγκέντρωσης τάσης κατά την εγκατάσταση, το υλικό βάσης του μπουλονιού σκίζεται σταδιακά, εμφανίζονται μικρές ρωγμές μετά από κάποιο χρονικό διάστημα και εμφανίζεται ξαφνικό σπάσιμο μόλις φτάσει στην κρίσιμη κατάσταση.
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο απαιτούνται δοκιμές αντοχής σε εφελκυσμό πριν τεθούν σε χρήση τα μπουλόνια. Αν και μια δοκιμή εφελκυσμού δεν διαρκεί πολύ, επιτρέπει μια βασική αξιολόγηση του μπουλονιού με βάση τη θέση θραύσης και τη δύναμη θραύσης. Εάν η ροπή θραύσης είναι πολύ χαμηλή κατά τη διάρκεια της δοκιμής, αυτή η παρτίδα μπουλονιών δεν συνιστάται για χρήση. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας στο περιβάλλον. Εάν η θερμοκρασία λειτουργίας είναι υπερβολικά υψηλή ή χαμηλή ή παρουσιάζει απότομες διακυμάνσεις, η διάρκεια ζωής του μπουλονιού θα μειωθεί σημαντικά. Σε συνδυασμό με τη διαβρωτική επίδραση του αέρα, ο κίνδυνος κατάγματος λόγω κόπωσης γίνεται πολύ υψηλός.
Αυτοί οι παράγοντες αστοχίας προκαλούνται κυρίως από την ανεπαρκή προσαρμοστικότητα του υλικού στο περιβάλλον. Μπορούμε να βελτιώσουμε κατάλληλα τις διαδικασίες παραγωγής για να μειώσουμε τον κίνδυνο κατάγματος λόγω κόπωσης. Εάν οι συνθήκες το επιτρέπουν, τα μπουλόνια μπορούν να υποβληθούν σε θερμική-επεξεργασία πριν από την έλαση του νήματος (η τυπική διαδικασία είναι πρώτα η έλαση νήματος και μετά η θερμική επεξεργασία). Εναλλακτικά,μπουλόνια με πλήρες σπείρωμαμπορεί να αντικατασταθεί με μερικώς κοχλιωτό, καθώς το λείο τμήμα του κορμού έχει πολύ μεγαλύτερη αντοχή στην κόπωση από το τμήμα με σπείρωμα.
