Kompromis medzi zvýšenou pevnosťou v ťahu a zníženou ťažnosťou v skrutkách uhlíkovej ocele je rozhodujúcim faktorom pri výbere skrutiek pre konkrétne aplikácie. Tu je rozdelenie toho, ako tieto dve vlastnosti interagujú, a vplyv ich rovnováhy na výkonnosť:
1. Pevnosť ťahu vs. ťažnosť:
Pevnosť v ťahu sa vzťahuje na maximálne napätie, ktoré materiál vydrží, keď je natiahnutý alebo ťahaný pred zlomením. Vyššia pevnosť v ťahu spôsobuje, že skrutka je schopná nosiť ťažké zaťaženie a odoláva deformácii pod stresom.
Duklinnosť je schopnosť materiálu deformovať pod ťahom bez rozbitia. Materiály s vysokou ťažnosťou môžu absorbovať energiu a podstúpiť významnú plastickú deformáciu pred poruchou, čo je rozhodujúce pre zabránenie náhlym krehkým zlomeninám.
2. Vplyv zvýšenej pevnosti v ťahu:
Vyššia kapacita zaťaženia: Zvýšená pevnosť v ťahu umožňuje skrutky z uhlíkovej ocele vydržať vyššie zaťaženie a napätia bez zlyhania. To je obzvlášť dôležité v aplikáciách s ťažkými výkonmi, kde skrutky musia znášať podstatné mechanické sily, ako napríklad v stavebníctve, automobilovom alebo priemyselnom stroji.
Zvýšené krehké správanie: Avšak so zvyšovaním pevnosti v ťahu (najmä v oceliach s vysokým obsahom uhlíka) sa materiál stáva menej schopným absorbovať stres prostredníctvom plastickej deformácie. To vedie k zníženej ťažnosti, vďaka čomu je skrutka náchylnejšia na krehké zlomeniny za náhlych alebo nárazových podmienok, ktoré môžu byť v niektorých aplikáciách katastrofické.
Rezistencia na únavu: Aj keď vyššia pevnosť v ťahu môže zlepšiť odolnosť voči statickému zaťaženiu, niekedy môže znížiť rezistenciu na únavu v prostredí cyklického zaťaženia. Dôvodom je skutočnosť, že materiál sa nemusí ohnúť ani deformovať toľko, čo spôsobuje zlyhanie po opakovaných cykloch stresu.
3. Vplyv zvýšenej ťažnosti:
Vylepšená odolnosť proti zlomeninám: vyššia ťažnosť znamená, že skrutka môže plasticky deformovať bez zlomenia, čo je prospešné, keď je skrutka vystavená dynamickému zaťaženiu, vibráciám alebo šokovým silám. Ductile Materials majú tendenciu skôr „ohýbať“ ako Snap, čo im robí viac odpustenia v aplikáciách, ktoré zahŕňajú kolísavé alebo nepredvídateľné stresy.
Nižšia kapacita zaťaženia: Aj keď ťažnosť pomáha predchádzať náhlym zlomeninám, prichádza na úkor nižšej pevnosti v ťahu. Strakové skrutky s väčšou pravdepodobnosťou zažijú trvalú deformáciu (napr. Ohýbanie alebo predĺženie) pri vysokých zaťaženiach, čím sa znižuje ich účinnosť v aplikáciách s vysokým stresom. Vďaka tomu sú nevhodné pre prostredia s vysokým obsahom alebo vysokým zaťažením, kde je potrebné udržiavať integritu skrutiek.
4. Praktické úvahy:
Požiadavky špecifické pre aplikáciu: Výber medzi vyššou pevnosťou v ťahu a ťažnosťou závisí vo veľkej miere od aplikácie. Napríklad v stavebníctve alebo letectve, kde sú prvoradé kapacita a pevnosť s vysokou zaťažením, sa uprednostňujú skrutky s vyššou pevnosťou v ťahu (nízka ťažnosť). Naopak, v aplikáciách, kde je dôležitý odpor voči vibráciám, zaťaženie nárazom alebo bezpečnosť (napr. V automobilovom priemysle alebo údržbe strojov), sa na zabránenie katastrofického zlyhania používajú skrutky s vyššou ťažnosťou a nižšou pevnosťou v ťahu.
Citlivosť teploty: V extrémnych prostrediach, ako sú vysoké teploty alebo kryogénne podmienky, sa rovnováha medzi pevnosťou v ťahu a ťažnosťou stáva ešte kritickejšou. Pri vyšších teplotách môžu materiály s vysokou pevnosťou v ťahu stratiť svoju odolnosť voči deformácii, čím sa zníži ich ťažnosť a potenciálne vedie k zlyhaniu. Naopak, materiály s lepšou ťažnosťou dokážu efektívnejšie zvládnuť tepelnú expanziu a kontrakciu.
5. Spracovanie kompromisov:
Tepelné spracovanie: Proces tepelného spracovania hrá významnú úlohu pri regulácii pevnosti v ťahu a ťažkosti. Napríklad:
Zhasenie a temperovanie môže zvýšiť pevnosť v ťahu pri zachovaní rovnováhy ťažnosti.
Karburing môže zvýšiť tvrdosť povrchu, čím sa skrutka bude odolnejšia voči opotrebeniu, ale na úkor ťažnosti.
Nadpis za studena vs. Horúce kovanie: Procesy za studena zvyčajne vedú k vyššej pevnosti v ťahu, ale môže znížiť ťažnosť, zatiaľ čo priklonenie horúčava môže umožniť väčšiu ťažnosť, ale môže mať za následok nižšiu pevnosť v ťahu.
6. Celkové zhrnutie kompromisu:
Vyššia pevnosť v ťahu = väčšia spôsobilosť zaťaženia, ale znížená schopnosť absorbovať šok alebo deformáciu (riziko krehkého zlomeniny).
Vyššia ťažnosť = lepšia odolnosť voči nárazom, väčšia flexibilita pri napätí, ale nižšia kapacita zaťaženia a potenciál na deformáciu pri veľkom zaťažení.
