מדוע ברגים נכשלים בעייפות?

אפשר לשאול: איך בורג עשוי מתכת יכול לסבול מעייפות? למעשה, לאחר עיבוד פלדת פחמן לבריחים, עומס מחזורי-לטווח ארוך עלול ליצור ריכוזי מתח באזורים מקומיים אם הפרמטרים הטכניים והמאפיינים המכניים ההתחלתיים אינם עומדים בדרישות. כאשר מתח כזה מגיע לרמה קריטית, יווצרו סדקים זעירים בבורג - זהו רק השלב הראשון של עייפות. ככל שמספר מחזורי הטעינה עולה לרמה מסוימת, הסדקים מתפשטים ובסופו של דבר מובילים לשבר פתאומי. זהו המנגנון והתוצאה של כשל עייפות הברגים.

מדוע מתרחשת עייפות בברגי פלדת פחמן? האם ברגים בעלי חוזק- גבוה יותר סביר להתעייפות? ראשית, עייפות אינה קשורה ישירות לרמת החוזק של הבורג. לברגים רגילים דרישות חוזק נמוכות יותר והם משמשים בתנאים קלים שבהם השפעות העייפות מוגבלות. ברגים עם חוזק- גבוה, לעומת זאת, מיושמים בסביבות עם דרישות מתיחה קפדניות, אשר באופן טבעי מגדילות את הסיכון לעייפות. מסיבה זו, רוב כשלי העייפות שאנו נתקלים בהם בפועל מתרחשים בהם ברגים-חוזק גבוה, למרות שזה לא אומר שברגים רגילים לעולם אינם מתעייפים - הם פשוט כפופים לדרישות שירות נמוכות יותר.

הגורם הבסיסי לעייפות הברגים הוא השינוי החוזר של הלחץ המקומי במהלך העמסה מחזורית, הגורם לנזק מצטבר לנקודות תורפה ולבסוף יוצר סדקים. התהליך הוא כדלקמן: מתח שוחק תחילה את האזורים הפגיעים של הבריח, מיקרו-סדקים מופיעים בהדרגה, הסדקים גדלים עם הזמן, וברגע שהם מגיעים לאורך קריטי, הבורג נשבר בפתאומיות. ניתוח-לטווח ארוך מראה שהמתח הגורם לעייפות אינו צריך להיות גדול; זה אפילו יכול להיות נמוך בהרבה מחוזק התפוקה של הבורג. לכן, לאחר שבר עייפות, משטח השבר בדרך כלל אינו מראה דפורמציה או כיפוף ברורים הנגרמים מכוח חיצוני.

בהתבסס על הניתוח לעיל, אנו יכולים לשפר את תהליך הייצור כדי לשפר את ההתנגדות לעייפות של ברגים. התבונן בתרשים הבא:

חוט מחוזק התרשים שלמעלה מציג פרופיל חוט אופטימלי עם שורש מעוגל (רדיוס R-). סדקי עייפות מתרחשים בדרך כלל בשורשי ההברגה ומתחת לראש הברגים, כך ששינוי תהליך ייצור החוט הבסיסי יכול למנוע עייפות ביעילות. בואו נשווה את זה עם שרשורים רגילים:

חוט רגילהחוט למעלה הוא חוט סטנדרטי עם פינות חדות בשורש. מבנים ישרי-זווית כאלה רגישים מאוד לשינויי מתח ומועדים לשבר עייפות. כפי שהוזכר קודם לכן, השטח מתחת לראש הבורג הוא מיקום קריטי נוסף לכשל עייפות, כפי שמוצג בתרשים:

תהליך עייפות בריח תוך שימוש באותו עיקרון כמו רדיוס שורש ההברגה, נוכל להוסיף רדיוס פילה בגודל מתאים במפגש בין ראש הבורג לשוק בטווח התכנון המותר.