Válcování závitů výrazně zlepšuje odolnost proti únavě šroubů z nerezové oceli ve srovnání s řezáním závitů díky několika klíčovým faktorům souvisejícím se způsobem vytváření závitů a výslednými vlastnostmi materiálu. Zde je rozpis toho, jak válcování závitů zvyšuje odolnost proti únavě:
Zpevnění materiálu zpracováním za studena
Válcování závitů je proces tváření za studena, při kterém se závity vytvářejí působením tlaku na povrch šroubu, což způsobuje plastickou deformaci materiálu do požadovaného tvaru závitu. Toto tváření za studena vyvolává mechanické zpevnění nerezové oceli, čímž se zvyšuje tvrdost a pevnost povrchové vrstvy.
Závity tvářené za studena mají vyšší zbytková napětí v tlaku, což znamená, že je méně pravděpodobné, že povrch praskne při cyklickém zatížení (opakovaná napětí), což zlepšuje odolnost šroubu proti únavě. Naproti tomu řezání závitů odstraňuje materiál, takže závity jsou slabší a náchylnější k praskání při opakovaném zatížení.
Žádné odstraňování materiálu = kontinuální struktura zrna
Při válcování závitů se ze šroubu neodebírá žádný materiál. Místo toho je materiál přemístěn, aby vytvořil závity. Tím je zachována souvislá struktura zrna nerezové oceli, která kopíruje obrys závitu.
Zachováním tohoto nepřetržitého toku zrna jsou válcované závity pevnější a odolnější vůči únavě. Řezané závitování na druhé straně narušuje strukturu zrna a vytváří body koncentrace napětí, které jsou v průběhu času náchylnější k únavě a selhání.
Hladká povrchová úprava
Válcované závity mají obecně hladší povrchovou úpravu ve srovnání s řezanými závity. Hladší povrch znamená, že je zde méně povrchových nedokonalostí, jako jsou mikroskopické zářezy nebo stopy po nástroji, které by mohly působit jako koncentrátory napětí během cyklického zatěžování.
U řezaných závitů za sebou proces obrábění často zanechává drobné povrchové vady, které mohou při opakovaném namáhání iniciovat praskliny vedoucí k únavovému porušení. Válcované závity se svými hladšími povrchy rozkládají napětí rovnoměrněji, a proto je méně pravděpodobné, že prasknou.
Zbytkové tlakové napětí
Proces válcování závitu zavádí do materiálu tlakové zbytkové napětí v patě závitu (nejspodnější část závitu). To je výhodné, protože většina únavových poruch začíná na povrchu a tlaková napětí působí proti tahovým napětím, která způsobují praskání.
U řezaných závitů proces obrábění neindukuje tato prospěšná tlaková napětí a může dokonce ponechat materiál se zbytkovými tahovými napětími, která podporují iniciaci a šíření trhlin při únavovém zatížení.
Snížená koncentrace stresu
Hladké přechody a zaoblené obrysy vytvořené válcováním závitu snižují koncentraci napětí v kritických bodech, jako je kořen závitu. Naproti tomu řezané závity mají často ostřejší přechody, které působí jako náběžné prvky a zvyšují pravděpodobnost vzniku únavových trhlin v těchto oblastech.
Nižší koncentrace napětí ve válcovaných závitech znamená, že mohou vydržet více zatěžovacích cyklů bez selhání, takže jsou vhodnější pro aplikace, kde jsou šrouby vystaveny opakovanému zatěžování a odlehčování.
Zvýšená únavová životnost
Kombinace hladšího povrchu, zbytkového napětí v tlaku, kontinuálního toku zrna a snížené koncentrace napětí ve válcovaných závitech výrazně zvyšuje únavovou životnost nerezové šrouby . To je zvláště důležité v aplikacích, které zahrnují dynamické nebo cyklické zatěžování, jako je letecký průmysl, automobilový průmysl a stavební inženýrství.
Studie ukázaly, že válcované závity mohou zvýšit únavovou životnost až čtyřikrát až pětkrát ve srovnání s řezanými závity, což z nich činí preferovanou volbu pro aplikace s vysokým namáháním a kritickými únavou.
Závěrem lze říci, že válcování závitů zlepšuje odolnost šroubů z nerezové oceli proti únavě:
Zpevnění materiálu tvářením za studena.
Zachování spojité struktury zrna.
Vytváří hladší povrch s menším počtem nedokonalostí.
Zavedení prospěšných zbytkových napětí v tlaku.
Snížení koncentrace napětí v kořeni závitu.
Tyto faktory společně činí válcované závity výrazně odolnějšími při cyklickém zatížení ve srovnání s řezanými závity, čímž se zlepšují odolnost proti únavě a životnost šroubů z nerezové oceli v náročných aplikacích.
