V naši industrijski proizvodnji se vijaki pogosto zlomijo, zakaj se torej zlomijo? Danes se to analizira predvsem s štirih vidikov.
Pravzaprav se večina vijakov zlomi zaradi zrahljanosti in se zlomijo zaradi zrahljanosti. Ker je stanje zrahljanja in loma vijakov približno enako kot pri utrujenostnem lomu, lahko na koncu vedno poiščemo vzrok v utrujenostni trdnosti. Pravzaprav je utrujenostna trdnost tako velika, da si je ne moremo predstavljati, vijaki pa med uporabo sploh ne potrebujejo utrujenostne trdnosti.
Prvič, zlom vijaka ni posledica natezne trdnosti vijaka:
Vzemimo za primer visokotrdni vijak M20×80 razreda 8.8. Njegova teža je le 0,2 kg, njegova minimalna natezna obremenitev pa je 20 t, kar je kar 100.000-krat več od njegove lastne teže. Na splošno ga uporabljamo le za pritrjevanje delov, težkih 20 kg, in izkoristimo le tisočinko njegove največje nosilnosti. Tudi pod vplivom drugih sil v opremi ni mogoče prebiti tisočkratnika teže komponent, zato je natezna trdnost navojnega pritrdilnega elementa zadostna in ni mogoče, da bi se vijak poškodoval zaradi nezadostne trdnosti.
Drugič, zlom vijaka ni posledica utrujenosti vijaka:
Pritrdilni element se lahko v poskusu rahljanja s prečnimi vibracijami zrahlja le stokrat, v poskusu utrujenostne trdnosti pa mora vibrirati milijonkrat. Z drugimi besedami, navojni pritrdilni element se zrahlja, ko porabi desettisočino svoje utrujenostne trdnosti, mi pa porabimo le desettisočino svoje velike nosilnosti, zato rahljanje navojnega pritrdilnega elementa ni posledica utrujenostne trdnosti vijaka.
Tretjič, pravi vzrok za poškodbe navojnih pritrdilnih elementov je zrahljanost:
Ko se pritrdilni element zrahlja, se ustvari ogromna kinetična energija mv2, ki neposredno deluje na pritrdilni element in opremo, kar povzroči poškodbo pritrdilnega elementa. Ko je pritrdilni element poškodovan, oprema ne more delovati v normalnem stanju, kar dodatno povzroči poškodbo opreme.
Navoj pritrdilnega elementa, ki je izpostavljen aksialni sili, se uniči in vijak se izvleče.
Pri pritrdilnih elementih, ki so izpostavljeni radialni sili, je vijak strižen, luknja za vijak pa je ovalna.
Četrtič, izbira metode zaklepanja navojev z odličnim učinkom zaklepanja je temeljna rešitev problema:
Vzemimo za primer hidravlično kladivo. Teža hidravličnega kladiva GT80 je 1,663 tone, njegovi stranski vijaki pa so sestavljeni iz 7 kompletov vijakov M42 razreda 10.9. Natezna sila vsakega vijaka je 110 ton, sila prednapetja pa se izračuna kot polovica natezne sile, sila prednapetja pa znaša tudi tristo ali štiristo ton. Vendar se vijak zlomi in ga je treba zamenjati z vijakom M48. Osnovni razlog je, da zaklepanje vijakov tega ne more rešiti.
Ko se vijak zlomi, ljudje zlahka sklepajo, da njegova trdnost ni dovolj visoka, zato večina uporabi metodo povečanja trdnostnega razreda premera vijaka. Ta metoda lahko poveča silo predhodnega zategovanja vijakov in poveča tudi njihovo silo trenja. Seveda se lahko izboljša tudi učinek proti rahljanju. Vendar pa je ta metoda pravzaprav neprofesionalna, saj prinaša preveč naložb in premalo dobička.
Skratka, vijak se glasi: "Če ga ne zrahljaš, se bo zlomil."
Čas objave: 29. november 2022
