Os parafusos são peças típicas de múltiplas fendas, e suas propriedades de fadiga são muito afetadas por muitos fatores, como estrutura, tamanho, material e processo de fabricação dos parafusos. A resistência à fadiga é geralmente significativamente menor do que a resistência à fadiga de peças entalhadas do mesmo material. Além da rosca, outras partes fracas que afetam o desempenho de fadiga do parafuso são a seção de transição entre a rosca e a haste do parafuso e a seção de transição entre a cabeça do parafuso e a haste do parafuso. Devido a mudanças súbitas na seção transversal, há também uma alta concentração de tensão nessas posições. Aqui, listamos 10 fatores que afetam as características de fadiga dos parafusos: 1. Qualidade da superfície da rosca

A rugosidade da superfície da rosca tem uma grande influência na vida de fadiga do parafuso. Por exemplo, quando a rosca é um parafuso de aço M6-1,0 40CrNiMo, a resistência à fadiga é reduzida em 33% quando a rugosidade é reduzida de 0,08 para 0,16 para 0,63 para 1,35; Quando a temperatura é de 0,16 a 0,32, a resistência à fadiga é reduzida em 21%.
    2. Influência do processo de laminação

    A rosca rolante produzirá uma camada de reforço deformada e uma alta tensão de compressão residual, o que desempenha um grande papel na prevenção da iniciação e expansão precoce de trincas por fadiga; Ao mesmo tempo, a rugosidade da superfície do vale também é reduzida, o que é benéfico para a resistência à fadiga do parafuso. Progresso No entanto, se o tratamento térmico for realizado após a laminação da rosca, as vantagens acima desaparecerão. Portanto, do ponto de vista da melhoria do desempenho de fadiga do parafuso, a rosca deve ser laminada após o tratamento térmico. Mas neste momento, há outro problema, isto é, parafusos, especialmente parafusos de alta resistência, que geralmente têm alta dureza após o tratamento térmico, o que reduz a vida útil do molde de rolamento. Além disso, se a qualidade do rolamento da rosca não for boa o suficiente, a superfície ou a raiz da rosca terão microfissuras ou descamação semelhantes à fadiga de contato, e o efeito de melhorar o desempenho de fadiga do parafuso não é óbvio, e até mesmo o desempenho de fadiga pode ser reduzido.

3. Distância entre a face final da porca e a rosca

Testes mostraram que quanto mais próxima a superfície da porca estiver da posição da rosca, mais cedo o parafuso falhará. Isso ocorre porque a posição da rosca do parafuso é geralmente a parte mais áspera do processo de laminação e há uma maior concentração de tensão. A primeira tensão de rosca do par de parafusos é mais concentrada, de modo que a primeira rosca se aproxima da posição da rosca, resultando em uma diminuição na resistência à fadiga. Portanto, a distância entre a primeira fivela do par de parafusos e a posição da rosca é maior que 2 fivelas, o que eliminará esse perigo oculto. A quarta é a forma e o tamanho da rosca
    Quando o parafuso está sob força, ocorre concentração de tensão no vale da rosca, e o tamanho da concentração de tensão depende em grande parte da forma do vale da rosca. Altere a forma da ranhura, como quanto mais suave a ranhura da rosca, menor a concentração de tensão e maior a resistência à fadiga. Em geral, o vale de fundo plano tem a menor resistência à fadiga de rosca. Se você usar um vale em vez de um vale plano, poderá aumentar a resistência à fadiga do parafuso. O tamanho do parafuso também afeta o desempenho de fadiga, quanto maior o diâmetro, menor a resistência à fadiga; Isso também se aplica a roscas de parafuso.

5. Rachadura na parte inferior da cabeça do parafuso

As rachaduras por fadiga geralmente começam na parte inferior da rosca, mas geralmente começam na parte inferior da cabeça do parafuso. A fissuração na parte inferior da cabeça do parafuso é geralmente devida ao projeto inadequado do diâmetro do arco de transição da cabeça do parafuso (concentração de tensão causada pelo diâmetro inadequado do arco de transição), ou o parafuso é montado no suporte inclinado. Um pequeno ângulo entre a cabeça do parafuso e o suporte (também pode ser entendido como a face final da porca), como 2 graus, pode ter um impacto negativo inestimável na resistência à fadiga.

6. Distribuição de tensão
A distribuição de tensão na porca é desigual e os primeiros botões realmente carregam uma grande quantidade de carga. Portanto, uma grande quantidade de fadiga do par de parafusos ocorre na primeira e segunda fivelas da cabeça da porca. Portanto, podemos ver que melhorar o botão para distribuir uniformemente a tensão na combinação dos pares de parafusos aumentará a resistência à fadiga.

Defeitos metalúrgicos de aço

Alguns parafusos não são processados ​​após o trefilação a frio ou a frio, de modo que os defeitos superficiais da matéria-prima permanecem na superfície da peça acabada.
A camada de descarbonetação severa na superfície do parafuso é uma área fraca da superfície do parafuso. Durante o processo de laminação a frio, a maior parte da camada de descarbonetação é espremida na área superior da rosca devido à grande deformação da superfície do aço. A resistência e a dureza desta camada de descarbonetação são muito baixas, por isso é fácil desgastar e desviar (a rosca é cortada) e pode facilmente se tornar uma fonte de trincas por fadiga, resultando em falha por fadiga precoce.

8. Melhorar a distribuição das tensões do par de parafusos

A fim de melhorar a distribuição das tensões entre as roscas do par de parafusos, a vida de fadiga pode ser melhorada; Estudos mostraram que isso também pode ser alcançado alterando a forma da porca. A abertura de uma ranhura na face final em que a porca está em contato com a retenção pode aumentar a vida de fadiga em 25%. Esta melhoria é especialmente adequada para parafusos de tamanho grande. Naturalmente, existem outras maneiras de tornar a distribuição de tensão da combinação parafuso-porca mais uniforme, por exemplo, substituindo o material da porca por outro material, de modo que seu módulo de elasticidade seja diferente do parafuso; Outro exemplo: fazer roscas para parafusos e porcas com passos diferentes; Ou use uma rosca afiada.

Parafuso preso à pré-carga do projeto

Em muitos casos, uma das maneiras mais eficazes de melhorar a vida de fadiga do parafuso é apertar o parafuso à pré-carga do projeto. Normalmente, os parafusos fixados na posição correta só podem suportar uma carga dinâmica de 5% (ou menos). Portanto, os parafusos fixados na posição apropriada são muito resistentes à carga de fadiga. Isso ocorre porque a carga alternada atuando no parafuso é muito pequena, de modo que a tensão alternada gerada dentro do parafuso também é muito pequena, geralmente muito abaixo do limite que o parafuso pode suportar. No caso de danos por fadiga, a razão para o dez é que a força de pré-aperto do parafuso não atinge o valor de projeto, de modo que o parafuso é exposto à tensão do momento fletor, o que leva a danos precoces.