Постоје различити разлози за ломљење вијкапричвршћивачи. Уопштено говорећи, оштећење вијака је узроковано фактором напрезања, замором, корозијом и крхкошћу водоника.
Прелом вијка
1. Фактор стреса
Прекорачење конвенционалног напрезања (пренапрезање) је узроковано било којим или комбинацијом смицања, затезања, савијања и компресије.
Већина дизајнера прво разматра комбинацију затезног оптерећења, силе предоптерећења и додатног практичног оптерећења. Сила претходног затезања је у основи унутрашња и статична, која компримира компоненте споја. Практична оптерећења су спољашње, типично цикличне (повратне) силе које се примењују на причвршћиваче.
Затезно оптерећење покушава да се одупре отварању компоненти споја. Када ова оптерећења пређу границу истезања завртња, вијак се мења од еластичне деформације до пластичне деформације, што резултира трајном деформацијом завртња. Због тога се не може вратити у првобитно стање када се уклони спољно оптерећење. Из сличних разлога, ако спољно оптерећење завртња премашује његову крајњу затезну чврстоћу, вијак ће се сломити.
Затезање вијака се постиже увртањем са силом преднапрезања. Током уградње, прекомерни обртни момент доводи до прекомерног затезања и смањује аксијалну затезну чврстоћу причвршћивача тако што их излаже пренапрезању. Другим речима, вијци који су подвргнути непрекидној торзији имају ниже вредности попуштања у поређењу са вијцима који су директно подвргнути затезању и затезању. На овај начин, вијак може попустити пре него што достигне минималну затезну чврстоћу одговарајућег стандарда. Велики обртни момент може повећати силу претходног затезања завртња и сходно томе смањити лабавост споја. Да би се повећала сила закључавања, сила претходног затезања се обично поставља на горњу границу. На овај начин, осим ако је разлика између чврстоће течења и крајње затезне чврстоће мала, вијци генерално неће попустити због торзије.
Оптерећење на смицање примењује вертикалну силу на уздужну осуболт. Напон смицања се дели на једноструки смичући напон и двоструки напон смицања. Из емпиријских података, крајњи појединачни смичући напон је приближно 65% крајњег затезног напона. Многи дизајнери преферирају смична оптерећења јер користе затезну и смичну чврстоћу вијака. Они углавном делују као типле, формирајући релативно једноставне спојеве за причвршћиваче који су подвргнути смицању. Недостатак је што смичући спојеви имају ограничен опсег примене и не могу се често користити, јер захтевају више материјала и простора. Знамо да састав и тачност материјала такође играју одлучујућу улогу. Међутим, подаци о материјалу који претварају затезни напон у оптерећење на смицање често су недоступни.
Сила претходног затезања причвршћивача утиче на интегритет спојева на смицање. Што је сила преднапрезања мања, слој споја лакше клизи када је у контакту са завртњем. Носивост смицања се израчунава множењем броја попречних равни (једна смичућа раван се назива једнократно смицање, а две смичне равни се називају двоструким смицањем), што треба да буду попречни пресеци вијака без навоја. Не заговарамо пројектовање смицања кроз навоје, јер се отпорност на смицање причвршћивача може превазићи концентрацијом напона када се промени попречни пресек. Приликом одређивања чврстоће причвршћивача на смицање, неки дизајнери користе подручје затезног напрезања, док други преферирају пресеке малог пречника. Ако је завртањ у споју на смицање уврнут до одређене вредности (као што је приказано на слици 2), спојна површина контактног слоја не може да почне да клизи све док не пређе спољни отпор трења. Повећање трења између површина које се спајају може побољшати укупни интегритет везе. Понекад, због величине делова и захтева дизајна, број вијака који се морају користити може бити ограничен.
Слика 2: Без обзира да ли је спојна компонента једнострука или двострука, површина сечења не би требало да пролази кроз навојни део причвршћивача
Поред затезних и смичућих оптерећења, напон савијања је још једно оптерећење које вијци доживљавају, узроковано спољним силама које нису управне на уздужну осу завртња и налазе се на лежајним и спојним површинама. Све у свему, што је једноставнија веза причвршћивача, то је већи његов интегритет и поузданост.
2. Умор
Тренутно не постоји посебан закон који усмерава добављаче да купују кључне компоненте које су у складу са индустријским стандардима у релевантним прописима за индустријске спојне елементе, посебно без помињања главног узрока квара затварача - замора. Процењује се да оштећење од замора чини 85% укупног броја отказа причвршћивача.
Замор у вијцима је континуирано дејство цикличних затезних оптерећења, што резултиравијциподвргнути релативно малим силама предоптерећења и наизменичним радним оптерећењима. У таквим условима двоструког оптерећења током дужег времена, вијци ће отказати када је њихова номинална затезна чврстоћа мања од. Заморни век је одређен бројем и амплитудом циклуса напрезања оптерећења. Неки компресовани конектори, као што су пресе, опрема за штанцање и машине за обликовање, такође могу доживети лом од замора. Вишеструки композитни напони се стварају између снаге и предоптерећења током рада. У поновљеним покретима истезања, на број и амплитуда промена напрезања утиче степен замора и оштећења.
Типични индустријски причвршћивачи, као што су шестоугаони завртњи, стално се издужују и враћају у свој првобитни облик унутар одређеног опсега еластичности. Ако су подвргнути напрезању изван нормалног и изван опсега еластичности, они ће бити подвргнути трајној деформацији док се на крају не сломе. Понашање продужења и враћања у проширено стање назива се циклус. Шестоугаони завртањ може да издржи циклусе од приближно 240-10 степени дневно (максимално) као што је приказано на слици 3.
Слика 3 Побољшани Гудманов дијаграм
Испрекидана дијагонала означава просечну вредност наизменичног оптерећења вијка са вероватноћом од 90% за 10 милиона циклуса. Стварна дијагонална линија показује да када сила претходног затезања завртња достигне 100кси, максимално одступање између динамичког оптерећења и просечног напона је 12кси.
Причвршћивачи ће на крају попуцати због поновљених циклуса напрезања од врха до врха. Лом се обично јавља на најрањивијој тачки причвршћивача, коју инжењери називају "област максималне концентрације напрезања". Једном када се микропукотине појаве на тачки концентрације напона и наставе да буду подвргнуте напону, пукотине ће се брзо ширити, узрокујући оштећење причвршћивача од замора. Предузећа која производе затвараче за индустријску употребу непрестано истражују нове процесе обликовања и дизајнирају и развијају нове производне методе које могу превазићи горе поменуте фаталне слабости.
Најчешћа места оштећења услед замора укључују спој (тј. први напуњени навој), корен корена, навој и завршетак навоја. Због побољшања заморне чврстоће кроз развој бољих материјала и производних метода у прерађивачкој индустрији, навоји су постали најслабија тачка причвршћивача и тренутно највећи удео оштећења код заморног лома.
Међуоднос између варијабли напрезања у дизајну и карактеристика перформанси причвршћивача чини постављање стандарда чврстоће на замор тешким задатком. Тренутно је сложен процес одређивања броја "циклуса до лома" и мерења релативне чврстоће серије причвршћивача.
3. Корозија
Други разлог лома вијака је корозија. Корозија има много облика, укључујући обичну корозију, хемијску корозију, електролитичку корозију и корозију под напоном. Електролитичка корозија се односи на излагање причвршћивача различитим влажним агенсима као што су кишница или кисела магла, који су електролити који могу изазвати хемијску корозију затварача; Друго, због различитих материјала причвршћивача, њихови електролитички потенцијали су различити, а потенцијална разлика може лако да генерише "микробатерије". Дизајнери треба да изаберу материјале са сличним електролитичким потенцијалима што је више могуће на основу компатибилности метала, уз елиминисање услова за стварање електролита како би се спречило пуцање изазвано електролитичком корозијом.
Стресна корозија је релативно ограничена. Корозија под напоном постоји под великим затезним оптерећењем и углавном утиче на причвршћиваче од легираног челика високе чврстоће. Причвршћивачи од легираног челика (посебно челика са високим легираним саставом) су склони пуцању под оптерећењем. У почетку се на површини обично формирају пукотине и рупице, а затим долази до даље корозије, што подстиче ширење пукотина. Брзина ширења прслине одређена је напрезањем завртња и жилавошћу материјала на лом. Када преостали материјал функционише до тачке у којој не може да издржи примењени напон, долази до лома.
4. Водонично крхкост
Челични причвршћивачи високе чврстоће (обично са тврдоћом по Роцквеллу од Ц36 или више) су склонији водоничном кртости. Крхкост водоника је главни узрок лома затварача. Кртост водоника је појава у којој атоми водоника улазе и дифундују кроз читаву матрицу материјала. Када атоми водоника уђу у матрицу материјала, матрица се подвргава дисторзији решетке, нарушавајући првобитно стање равнотеже и олакшавајући пуцање под спољним силама. Када се спољно оптерећење примени нашраф,атоми водоника мигрирају у зону високо концентрисаног напрезања, изазивајући значајан стрес између ивица кристалних граница, што доводи до лома између кристалних честица причвршћивача.
Када причвршћивачи садрже критичан водоник пре уградње, обично се ломе у року од 24 сата. Ако водоник уђе у причвршћивач, немогуће је предвидети када ће се покварити. Стога, када се користе релевантни причвршћивачи, дизајнери треба да прецизирају избор добављача са специјализованим процесима и минималним потенцијалним водоничним кртошћу.
5. Остали фактори
Прелом споја није увек директно повезан са катастрофалним преломом затварача. Многи фактори који се односе на причвршћиваче, као што је губитак преднапрезања или замор спојева затварача, могу изазвати хабање; Средишњи помак причвршћивача може створити буку и цурење током употребе, што захтева непланирано одржавање како би се спречило ломљење. На пример, вибрације могу да смање отпор трења навоја, а причвршћивачи се могу опустити услед примене радног оптерећења након уградње. Ови фактори, заједно са пузањем вијака при високој температури, могу довести до губитка силе предоптерећења. Понекад се лом везе може приписати томе што је рупа која пролази кроз превелика или премала, површина лежишта премала, материјал превише мекан или је оптерећење превелико. Било која од ових ситуација неће изазвати директан лом вијка, али ће довести до губитка интегритета везе или евентуалног лома вијка.
