Laminarea filetului îmbunătățește semnificativ rezistența la oboseală a șuruburilor din oțel inoxidabil în comparație cu filetarea tăiată datorită mai multor factori cheie legate de modul în care sunt formate firele și de proprietățile materialului rezultat. Iată o detaliere a modului în care rularea firului îmbunătățește rezistența la oboseală:
Consolidarea materialului prin prelucrare la rece
Laminarea filetului este un proces de formare la rece în care firele sunt create prin aplicarea unei presiuni pe suprafața șurubului, determinând materialul să se deformeze plastic în forma dorită a filetului. Această prelucrare la rece induce întărirea prin muncă a oțelului inoxidabil, crescând duritatea și rezistența stratului de suprafață.
Filetele formate la rece au tensiuni reziduale de compresiune mai mari, ceea ce înseamnă că suprafața este mai puțin probabil să se crape sub sarcini ciclice (solicitari repetate), îmbunătățind rezistența la oboseală a șurubului. În schimb, filetarea tăiată îndepărtează materialul, lăsând firele mai slabe și mai predispuse la crăpare la sarcini repetate.
Fără îndepărtare a materialului = Structură cu granulație continuă
La rularea filetului, niciun material nu este îndepărtat din șurub. În schimb, materialul este deplasat pentru a forma firele. Aceasta păstrează structura granulară continuă a oțelului inoxidabil, care urmează conturul firului.
Menținând acest flux continuu de cereale, firele laminate sunt mai puternice și mai rezistente la oboseală. Filetarea tăiată, pe de altă parte, rupe structura cerealelor, creând puncte de concentrare a tensiunilor care sunt mai vulnerabile la oboseală și eșec în timp.
Finisaj neted la suprafață
Firele laminate au, în general, un finisaj de suprafață mai neted în comparație cu firele tăiate. Suprafața mai netedă înseamnă că există mai puține imperfecțiuni ale suprafeței, cum ar fi crestături microscopice sau urme de scule, care ar putea acționa ca concentratori de tensiuni în timpul încărcării ciclice.
În firele tăiate, procesul de prelucrare lasă adesea în urmă mici defecte ale suprafeței, care pot iniția fisuri sub solicitări repetate, ducând la defecțiunea prin oboseală. Firele laminate, cu suprafețele lor mai netede, distribuie tensiunea mai uniform și, prin urmare, sunt mai puțin susceptibile de a crapa.
Stresul de compresiune rezidual
Procesul de rulare a filetului introduce stres rezidual de compresiune în material la rădăcina firului (partea cea mai inferioară a firului). Acest lucru este benefic deoarece majoritatea defecțiunilor la oboseală încep la suprafață, iar tensiunile de compresiune contracarează tensiunile de tracțiune care provoacă fisurarea.
În firele tăiate, procesul de prelucrare nu induce aceste tensiuni de compresiune benefice și poate chiar lăsa materialul cu tensiuni de tracțiune reziduale, care favorizează inițierea fisurilor și propagarea sub sarcină la oboseală.
Reducerea concentrației de stres
Tranzițiile netede și contururile rotunjite produse de laminarea filetului reduc concentrațiile de tensiuni în punctele critice, cum ar fi rădăcina firului. În schimb, firele tăiate au adesea tranziții mai ascuțite, care acționează ca ridicători ai tensiunii și cresc probabilitatea formării fisurilor de oboseală în aceste zone.
Concentrația mai scăzută a tensiunii în firele laminate înseamnă că acestea pot suporta mai multe cicluri de încărcare fără a eșua, făcându-le mai potrivite pentru aplicațiile în care șuruburile sunt supuse încărcării și descărcărilor repetate.
Creșterea vieții la oboseală
Combinația de finisare mai netedă a suprafeței, tensiuni reziduale de compresiune, flux continuu de cereale și concentrații reduse de tensiuni în firele laminate mărește foarte mult durata de viață la oboseală a șuruburi din oțel inoxidabil . Acest lucru este important în special în aplicațiile care implică încărcare dinamică sau ciclică, cum ar fi în industria aerospațială, auto și inginerie structurală.
Studiile au arătat că firele laminate pot crește durata de viață la oboseală de până la patru până la cinci ori în comparație cu firele tăiate, făcându-le alegerea preferată pentru aplicații cu solicitări mari și critice de oboseală.
În concluzie, rularea filetului îmbunătățește rezistența la oboseală a șuruburilor din oțel inoxidabil prin:
Consolidarea materialului prin prelucrare la rece.
Păstrarea structurii granulare continue.
Producerea unei suprafețe mai netede, cu mai puține imperfecțiuni.
Introducerea tensiunilor reziduale de compresiune benefice.
Reducerea concentrațiilor de tensiuni la rădăcina filetului.
Acești factori fac, împreună, firele laminate mult mai durabile la sarcini ciclice, comparativ cu firele tăiate, îmbunătățind performanța la oboseală și longevitatea șuruburilor din oțel inoxidabil în aplicații solicitante.
