Du kan spørge: hvordan kan en bolt lavet af metal lide af træthed? Faktisk, efter at kulstofstål er blevet forarbejdet til bolte, kan cyklisk belastning på længere sigt- skabe stresskoncentrationer i lokale områder, hvis de indledende tekniske parametre og mekaniske egenskaber ikke opfylder kravene. Når en sådan spænding når et kritisk niveau, vil der dannes små revner i bolten -, dette er kun den første fase af træthed. Efterhånden som antallet af belastningscyklusser stiger til et vist niveau, forplanter revnerne sig og fører til sidst til pludselige brud. Dette er mekanismen og resultatet af bolttræthedsfejl.
Hvorfor opstår træthed ikulstofstål bolte? Er bolte med højere-styrke mere tilbøjelige til at blive trætte? For det første er træthed ikke direkte relateret til boltens styrkeniveau. Almindelige bolte har lavere styrkekrav og bruges under milde forhold, hvor udmattelseseffekten er begrænset. Høj-bolte anvendes dog i miljøer med strenge trækkrav, hvilket naturligvis øger risikoen for træthed. Af denne grund forekommer de fleste træthedsfejl, vi støder på i praksis, ihøj-bolte, selvom det ikke betyder, at almindelige bolte aldrig bliver trætte - er de simpelthen underlagt lavere servicekrav.
Den grundlæggende årsag til bolttræthed er den gentagne ændring af lokal spænding under cyklisk belastning, som forårsager kumulativ skade på svage punkter og til sidst danner revner. Processen er som følger: spænding eroderer først de sårbare områder af bolten, mikrorevner opstår gradvist, revnerne vokser over tid, og når de når en kritisk længde, knækker bolten pludseligt. Langtidsanalyse viser, at den stress, der forårsager træthed, ikke behøver at være stor; den kan endda være meget lavere end boltens flydespænding. Derfor viser brudfladen efter udmattelsesbrud normalt ingen tydelig deformation eller bøjning forårsaget af ekstern kraft.
Baseret på ovenstående analyse kan vi forbedre fremstillingsprocessen for at øge udmattelsesmodstanden for bolte. Tag et kig på følgende diagram:
Forstærket trådDiagrammet ovenfor viser en optimeret trådprofil med en afrundet rod (R-radius). Træthedsrevner opstår normalt ved gevindrødderne og under bolthovedet, så ændring af den grundlæggende gevindfremstillingsproces kan effektivt forhindre træthed. Lad os sammenligne det med almindelige tråde:
Almindelig trådTråden ovenfor er et standardtråd med skarpe hjørner ved roden. Sådanne retvinklede strukturer er meget følsomme over for spændingsændringer og tilbøjelige til træthedsbrud. Som tidligere nævnt er området under bolthovedet et andet kritisk sted for udmattelsesfejl, som vist i diagrammet:
Bolttræthedsproces Ved at bruge det samme princip som gevindrodsradius kan vi tilføje en korrekt størrelse filetradius ved krydset mellem bolthovedet og skaftet inden for det tilladte designområde.
