Podeu preguntar-vos: com pot patir fatiga un cargol de metall? De fet, després de processar l'acer al carboni en cargols, la càrrega cíclica-a llarg termini pot crear concentracions de tensió a les zones locals si els paràmetres tècnics inicials i les propietats mecàniques no compleixen els requisits. Quan aquesta tensió arriba a un nivell crític, es formaran petites esquerdes al cargol -, aquesta és només la primera etapa de fatiga. A mesura que el nombre de cicles de càrrega augmenta fins a un cert nivell, les esquerdes es propaguen i finalment condueixen a una fractura sobtada. Aquest és el mecanisme i el resultat de la fallada per fatiga del cargol.
Per què es produeix la fatiga?cargols d'acer al carboni? Tenen més probabilitats de fatigar-se els-perns de major resistència? En primer lloc, la fatiga no està directament relacionada amb el nivell de resistència del cargol. Els cargols ordinaris tenen requisits de resistència més baixos i s'utilitzen en condicions suaus on els efectes de fatiga són limitats. Tanmateix, els cargols-d'alta resistència s'apliquen en entorns amb exigències de tracció estrictes, que naturalment augmenten el risc de fatiga. Per aquest motiu, la majoria de fallades per fatiga que ens trobem a la pràctica es produeixencargols-d'alta resistència, tot i que això no vol dir que els cargols normals no es cansen mai -, simplement estan subjectes a requisits de servei més baixos.
La causa fonamental de la fatiga del cargol és el canvi repetit de la tensió local durant la càrrega cíclica, que causa danys acumulats als punts febles i, finalment, forma esquerdes. El procés és el següent: l'estrès erosiona primer les zones vulnerables del parabolt, les microesquerdes apareixen gradualment, les esquerdes creixen amb el temps i, un cop arriben a una longitud crítica, el cargol es trenca sobtadament. L'anàlisi-a llarg termini mostra que l'estrès que causa fatiga no ha de ser gran; fins i tot pot ser molt inferior al límit elàstic del cargol. Per tant, després d'una fractura per fatiga, la superfície de fractura normalment no mostra cap deformació o flexió evident causada per la força externa.
A partir de l'anàlisi anterior, podem millorar el procés de fabricació per millorar la resistència a la fatiga dels cargols. Mireu el diagrama següent:
Rosca reforçadaEl diagrama anterior mostra un perfil de rosca optimitzat amb una arrel arrodonida (radi R-). Les esquerdes per fatiga solen produir-se a les arrels del fil i sota el cap del cargol, de manera que modificar el procés bàsic de fabricació del fil pot prevenir eficaçment la fatiga. Comparem-ho amb els fils normals:
Fil normal El fil de dalt és un fil estàndard amb cantonades afilades a l'arrel. Aquestes estructures d'-angle recte són molt sensibles als canvis de tensió i propenses a fracturar-se per fatiga. Com s'ha esmentat anteriorment, l'àrea sota el cap del cargol és una altra ubicació crítica per a la fallada per fatiga, tal com es mostra al diagrama:
Procés de fatiga del cargol Utilitzant el mateix principi que el radi de l'arrel del fil, podem afegir un radi de filet de mida adequada a la unió entre el cap del cargol i la tija dins del rang de disseny admissible.
