Design Konstrukční ocelové šrouby z slitiny , včetně faktorů, jako je geometrie vlákna a povrchová úprava, hraje klíčovou roli při určování jejich celkové síly, výkonu a trvanlivosti ve strukturálních aplikacích. Zde je způsob, jak tyto aspekty designu ovlivňují sílu šroubů:
1. Geometrie vlákna:
Rozteč vlákna a hloubka: Rozteč (vzdálenost mezi vlákny) a hloubka vláken přímo ovlivňují rozdělení zatížení a sílu šroubu. Jemnější nití (s menším roztečem) mají tendenci mít vyšší kapacitu nesoucí zátěž, protože menší plocha povrchu umožňuje, aby se více vlákna zapojila, což zlepšilo rozdělení napětí podél šroubu. Hrubší vlákna (s větším roztečem) však mohou být lepší pro rychlou a snadnou instalaci, ale nemusí distribuovat napětí tak efektivně jako jemnější vlákna, což potenciálně ovlivňuje sílu šroubu při zatížení.
Profil vlákna: Geometrie profilu vlákna, ať už jde o ostrý nebo zaoblený design, také ovlivňuje koncentraci napětí na kořenech vláken. Ostrý profil nitě může způsobit vyšší koncentraci napětí, což by mohlo vést k selhání únavy při cyklickém zatížení. Profily zaoblených vláken na druhé straně pomáhají snížit tyto koncentrace napětí a zlepšit únavovou sílu a celkovou trvanlivost šroubu.
Délka zapojení vlákna: Délka zapojení vlákna do komponenty páření (např. Matice nebo otvoru s poklepáním) ovlivňuje sílu smyku a pevnost v tahu šroubu. Delší zapojení vlákna poskytuje více oblasti pro distribuci síly, což zvyšuje celkovou sílu a odolnost proti uvolnění nebo stripování, zejména v aplikacích s vysokým zatížením.
2. povrchová úprava:
Drsnost povrchu: drsnost nebo hladkost povrchu šroubu může ovlivnit jeho únavovou odolnost a třecí vlastnosti. Hladká povrchová úprava snižuje tření během instalace, což usnadňuje utažení šroubu a dosažení požadovaného napětí. Navíc plynulejší povrch může pomoci snížit tvorbu koncentrátorů napětí, což jsou oblasti šroubu, kde napětí s větší pravděpodobností povede k selhání, zejména při cyklickém zatížení.
Tvrdost povrchu: Tvrdost povrchu šroubu hraje významnou roli při jeho odolnosti opotřebení a schopnosti odolat deformaci při zatížení. Kalený povrch může výrazně zvýšit sílu šroubu, zejména ve vysoce stresových prostředích. Pomáhá zabránit snadno deformování povrchu, což by mohlo vést k selhání, zejména v aplikacích vystavených silným silám nebo vibracím.
Povlaky a pokovování: Aplikace ochranných povlaků (jako je galvanizace, navádění zinku nebo fosfting) může zvýšit odolnost proti korozi šroubu, která může jinak oslabit šroub v průběhu času a ovlivnit jeho sílu. Povlaky také poskytují plynulejší povrch, což zlepšuje charakteristiky tření šroubu během zpřísnění. Některé povlaky však mohou mírně změnit rozměry nebo zavést koeficient tření, který ovlivňuje rozdělení zátěže a utahování točivého momentu.
Pasivace nebo výstřel: procesy jako pasivace (pro odstranění oxidových vrstev) nebo výstřel (zavedení tlakového napětí na povrch) mohou výrazně zlepšit únavovou sílu šroubu. Výstřel například posiluje šroub stlačováním povrchu a snižováním rizika iniciace trhlin, což zvyšuje jeho celkovou trvanlivost při dynamickém zatížení.
3. Fit a tolerance vlákna:
Přizpůsobte se mezi šroubem a maticí nebo otvorem: Přesné přizpůsobení mezi nitěmi šrouby a páření nebo otvorem ovlivňuje pevnost v tahu a nosnou kapacitu upevňovacího prvku. Těsné tolerance zajišťují lepší přizpůsobení a snižují jakoukoli hru mezi šroubem a maticí nebo otvorem, což může vést k koncentraci napětí a případnému selhání při zatížení. Volné záchvaty může vést k slabším spojení a snížit celkovou sílu šroubového kloubu.
4. Délka a průměr šroubu:
Průměr: Průměr šroubu přímo souvisí s jeho pevností v tahu. Šroub s větším průměrem dokáže zvládnout vyšší zatížení bez rozbití nebo deformace. Je to proto, že větší plocha průřezu zvyšuje kapacitu ložiska šroubu. Zvýšený průměr však také vyžaduje přesnější výrobní tolerance k udržení vysoké pevnosti a zabránění potenciálním slabým stránkám, zejména u závitových částí.
Délka: Délka šroubu také přispívá k jeho síle. Delší šrouby poskytují více povrchové plochy pro zapojení nití a zlepšují distribuci sil. Nadměrně dlouhé šrouby však mohou vést k problémům s natažením vlákna nebo nadměrnému utajení, což by mohlo snížit jejich efektivní sílu. Délka musí být vhodně navržena pro aplikaci.
5. Předběžné načtení a napínání:
Konstrukce šroubu, zejména z hlediska geometrie nití a povrchové úpravy, ovlivňuje, kolik předpětí nebo napětí lze bezpečně použít. Správné napjaté šrouby mohou zlepšit jejich rozdělení zátěže a odolnost proti uvolnění při dynamickém zatížení. Čím hladší je povrch a přesněji se nit, tím konzistentnější může být předpětí, což přímo zlepšuje sílu a výkon šroubu ve strukturální aplikaci.
6. Únava a odolnost proti zatížení cyklického:
Návrh vlákna a povrchová úprava povrchu významně přispívají k odporu šroubu vůči selhání únavy, což je rozhodující v aplikacích podrobených opakovaným nebo cyklickým zatížením. Správně navržený profil vlákna a hladká povrchová úprava snižují potenciál pro trhliny, aby se iniciovaly a propagovaly za podmínek dynamického zatížení, čímž se šroub v průběhu času odolnější k únavě.
