วิธีป้องกันความเมื่อยล้าในการเชื่อมต่อแบบเกลียว

ในการเชื่อมต่อแบบใช้สลักเกลียว มักจะเกิดความล้มเหลวประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการแตกหักเมื่อยล้า การแตกหักเมื่อยล้ามักเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่มีการสั่นสะเทือน เช่นเดียวกับการแตกตัวของไฮโดรเจน มันเป็นความล้มเหลวอย่างกะทันหัน และเทคโนโลยีในปัจจุบันไม่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้ว่าสลักเกลียวจะแตกหักเมื่อใดเนื่องจากความล้า ดังนั้นเราจึงต้องมีมาตรการป้องกันตั้งแต่ต้น

สลักเกลียวทุกตัวมีอายุการใช้งาน แม้ว่าโบลต์จะสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ แต่ก็ไม่ได้มีไว้สำหรับการใช้งานแบบไม่จำกัดรอบ เมื่อโบลต์ถูกรับน้ำหนักมากหรือสลับกันอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมบางอย่าง ความน่าจะเป็นที่จะเกิดการแตกหักเมื่อยล้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก การแตกหักดังกล่าวอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์การผลิตและอาจนำไปสู่อุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้

เหตุใดการแตกหักของความเมื่อยล้าจึงเกิดขึ้นในสลักเกลียว? คำอธิบายที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมคือ: เนื่องจากความแตกต่างระหว่างสภาพแวดล้อมการบริการของ สายฟ้าและวัสดุฐานของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของส่วนประกอบที่เคลื่อนไหว การพรีโหลดโบลต์ที่มากเกินไปอาจส่งผลให้เกิดการกระจายความเค้นเฉพาะที่ไม่สม่ำเสมอ ภายใต้แรงสลับอย่างต่อเนื่อง และด้วยความเหนียวของวัสดุไม่เพียงพอ รอยแตกขนาดเล็กจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นภายในสลักเกลียว เมื่อรอยแตกที่มองไม่เห็นเหล่านี้ถึงจุดวิกฤติ สลักเกลียวก็หักกะทันหัน เมื่อมองด้วยตาเปล่า ดูเหมือนว่าจะเป็นการแตกหักทันที แต่ในความเป็นจริง จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการดังต่อไปนี้: จุดความเข้มข้นของความเค้นถูกสร้างขึ้นในระหว่างการติดตั้ง วัสดุฐานของสลักเกลียวจะค่อยๆ ฉีกขาด รอยแตกขนาดเล็กปรากฏขึ้นหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง และการแตกหักอย่างกะทันหันเกิดขึ้นเมื่อถึงสถานะวิกฤต

นี่คือเหตุผลหนึ่งว่าทำไมจึงต้องมีการทดสอบความต้านทานแรงดึงก่อนที่จะใช้สลักเกลียว แม้ว่าการทดสอบแรงดึงจะใช้เวลาไม่นาน แต่ก็ช่วยให้สามารถประเมินโบลต์ขั้นพื้นฐานโดยพิจารณาจากตำแหน่งแตกหักและแรงแตกหักได้ หากแรงบิดแตกหักต่ำเกินไปในระหว่างการทดสอบ ไม่แนะนำให้ใช้สลักเกลียวชุดนี้ ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในสิ่งแวดล้อม หากอุณหภูมิในการทำงานสูงหรือต่ำเกินไป หรือผันผวนอย่างรวดเร็ว อายุการใช้งานของสลักเกลียวจะสั้นลงอย่างมาก เมื่อรวมกับฤทธิ์กัดกร่อนของอากาศ ความเสี่ยงของการแตกหักเมื่อยล้าจะสูงมาก

ปัจจัยความล้มเหลวเหล่านี้มีสาเหตุหลักมาจากความสามารถในการปรับตัวของวัสดุให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมไม่เพียงพอ เราสามารถปรับปรุงกระบวนการผลิตได้อย่างเหมาะสมเพื่อลดความเสี่ยงของการแตกหักจากความเมื่อยล้า หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย จะต้องให้ความร้อนโบลต์-ก่อนการรีดเกลียว (กระบวนการมาตรฐานคือการรีดเกลียวก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อน) อีกทางหนึ่งสลักเกลียวเกลียวเต็มสามารถแทนที่ด้วยเกลียวบางส่วนได้ เนื่องจากส่วนก้านเรียบมีความต้านทานความล้าได้สูงกว่าส่วนเกลียวมาก