Valcovanie závitov výrazne zlepšuje odolnosť proti únave skrutiek z nehrdzavejúcej ocele v porovnaní s rezaním závitov vďaka niekoľkým kľúčovým faktorom súvisiacim so spôsobom vytvárania závitov a výslednými materiálovými vlastnosťami. Tu je rozpis toho, ako valcovanie závitov zvyšuje odolnosť proti únave:
Spevnenie materiálu spracovaním za studena
Valcovanie závitov je proces tvárnenia za studena, pri ktorom sa závity vytvárajú tlakom na povrch skrutky, čím sa materiál plasticky deformuje do požadovaného tvaru závitu. Toto opracovanie za studena vyvoláva deformačné spevnenie nehrdzavejúcej ocele, čím sa zvyšuje tvrdosť a pevnosť povrchovej vrstvy.
Závity tvarované za studena majú vyššie zvyškové napätia v tlaku, čo znamená, že povrch je menej náchylný na praskanie pri cyklickom zaťažení (opakované napätia), čím sa zlepšuje odolnosť skrutky proti únave. Naproti tomu rezané závitovanie odstraňuje materiál, čím sú závity slabšie a náchylnejšie na praskanie pri opakovanom zaťažení.
Žiadne odstraňovanie materiálu = súvislá štruktúra zŕn
Pri valcovaní závitov sa zo skrutky neodstraňuje žiadny materiál. Namiesto toho sa materiál premiestni, aby vytvoril vlákna. Tým sa zachová súvislá štruktúra zŕn nehrdzavejúcej ocele, ktorá kopíruje obrys závitu.
Udržiavaním tohto nepretržitého toku zrna sú valcované závity pevnejšie a odolnejšie voči únave. Na druhej strane rezanie závitov prerušuje štruktúru zŕn a vytvára body koncentrácie napätia, ktoré sú v priebehu času náchylnejšie na únavu a zlyhanie.
Hladká povrchová úprava
Valcované závity majú vo všeobecnosti hladšiu povrchovú úpravu v porovnaní s rezanými závitmi. Hladší povrch znamená, že na povrchu je menej nedokonalostí, ako sú mikroskopické zárezy alebo stopy po nástrojoch, ktoré by mohli pôsobiť ako koncentrátory napätia počas cyklického zaťažovania.
V rezaných závitoch proces obrábania často zanecháva malé povrchové chyby, ktoré môžu pri opakovanom namáhaní iniciovať praskliny, čo vedie k únavovému poškodeniu. Valcované závity s hladším povrchom rozkladajú napätie rovnomernejšie, a preto je menej pravdepodobné, že prasknú.
Zvyškový kompresný stres
Proces valcovania závitu vnáša do materiálu zvyškové napätie v tlaku v koreni závitu (najnižšia časť závitu). To je výhodné, pretože väčšina únavových porúch začína na povrchu a tlakové napätia pôsobia proti ťahovým napätiam, ktoré spôsobujú praskanie.
V rezaných závitoch proces obrábania neindukuje tieto prospešné tlakové napätia a môže dokonca zanechať materiál so zvyškovými ťahovými napätiami, ktoré podporujú iniciáciu a šírenie trhlín pri únavovom zaťažení.
Znížená koncentrácia stresu
Hladké prechody a zaoblené obrysy vytvorené valcovaním závitu znižujú koncentráciu napätia v kritických bodoch, ako je koreň závitu. Naproti tomu rezané závity majú často ostrejšie prechody, ktoré pôsobia ako stúpadlá napätia a zvyšujú pravdepodobnosť vzniku únavových trhlín v týchto oblastiach.
Nižšia koncentrácia napätia vo valcovaných závitoch znamená, že môžu vydržať viac zaťažovacích cyklov bez zlyhania, vďaka čomu sú vhodnejšie pre aplikácie, kde sú skrutky vystavené opakovanému zaťažovaniu a odoberaniu.
Zvýšená únava života
Kombinácia hladšej povrchovej úpravy, zvyškových napätí v tlaku, nepretržitého toku zŕn a zníženej koncentrácie napätia vo valcovaných závitoch výrazne zvyšuje únavovú životnosť nerezové skrutky . Toto je obzvlášť dôležité v aplikáciách, ktoré zahŕňajú dynamické alebo cyklické zaťaženie, ako napríklad v leteckom a kozmickom priemysle, automobilovom priemysle a stavebnom inžinierstve.
Štúdie ukázali, že valcované závity môžu predĺžiť únavovú životnosť až štyri až päťkrát v porovnaní s rezanými závitmi, čo z nich robí preferovanú voľbu pre aplikácie s vysokým namáhaním a kritickými únavou.
Záverom možno povedať, že valcovanie závitov zlepšuje odolnosť skrutiek z nehrdzavejúcej ocele proti únave:
Spevnenie materiálu spracovaním za studena.
Zachovanie kontinuálnej štruktúry zŕn.
Vytvára hladší povrch s menším počtom nedokonalostí.
Zavedenie prospešných zvyškových napätí v tlaku.
Zníženie koncentrácie napätia v koreni závitu.
Tieto faktory spoločne spôsobujú, že valcované závity sú výrazne odolnejšie pri cyklickom zaťažení v porovnaní s rezanými závitmi, čím sa zlepšuje odolnosť proti únave a životnosť skrutiek z nehrdzavejúcej ocele v náročných aplikáciách.
