เราคิดโดยไม่รู้ตัวว่ายิ่งสลักเกลียวมีความแข็งแรงสูงเท่าใด โอกาสที่จะแตกหักก็จะน้อยลงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณี-ในทางตรงกันข้ามสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-หักบ่อยกว่าสลักเกลียวธรรมดา และมีเหตุผลหลักที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้
อันดับแรก เราต้องชี้แจงหลักการสำคัญ: ยิ่งสลักเกลียวมีความแข็งแรงสูงเท่าใด ความแข็งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น (มีความสัมพันธ์กันในเชิงบวก) ในขณะที่ยิ่งมีความแข็งสูง ความเหนียวก็จะยิ่งแย่ลง (มีความสัมพันธ์เชิงลบ) ซึ่งหมายความว่าสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-จะมีการยืดตัวต่ำ หากความเครียดเกินขีดจำกัด พวกมันจะเกิดการแตกหักแบบเปราะโดยตรง แทนที่จะเปลี่ยนรูปอย่างมากเหมือนสลักเกลียวธรรมดาก่อนจะพัง ที่สำคัญกว่านั้น โบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-นั้นมักจะใช้ในสถานการณ์ที่โหลดสูง- และได้รับการออกแบบมาให้ตรงกับช่วงคุณสมบัติทางกลของพวกมัน หากความเครียดที่เกิดขึ้นจริงเกินขีดจำกัดเนื่องจากการทำงานที่ไม่เหมาะสมหรือสภาพการทำงานที่ผิดปกติ อาจเกิดการแตกหักได้ สำหรับสภาพแวดล้อม-โหลดต่ำ สามารถใช้โบลต์ธรรมดาเพื่อควบคุมต้นทุนได้ จึงไม่จำเป็นต้องมี-โบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-ซึ่งเป็นเหตุผลหลักว่าทำไมโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-จึงแตกหักบ่อยกว่า
สาเหตุเฉพาะของการแตกหักของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-ส่วนใหญ่มีสาเหตุหลักๆ ดังต่อไปนี้:
1. การประกอบแตกหักเกินพิกัด
แกนหลักของการยึดโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-คือการทำให้โบลต์แรงดึงโดยการขันน็อตให้แน่นเพื่อสร้างพรีโหลด (แรงล็อค) ที่ระบุ แทนที่จะ "หมุนและกดเกลียวที่ส่วนท้ายของโบลต์" แรงบิดในการขันมีพารามิเตอร์มาตรฐานที่ชัดเจน ซึ่งโดยปกติจะควบคุมที่ประมาณ 75% ของกำลังครากของวัสดุโบลต์- แรงบิดนี้อาจทำให้โบลต์เกิดการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นเล็กน้อย และความตึงย้อนกลับที่เกิดจากการเสียรูปคือค่าพรีโหลด หากแรงบิดในการขันเกินช่วงมาตรฐาน โบลต์จะรับแรงดึงมากเกินไป ทำให้เกิดการแตกหักของโหลดมากเกินไปโดยตรง
การควบคุมแรงบิดในการขันต้องมีเงื่อนไขสามประการ: การออกแบบกระบวนการติดตั้งไซต์งาน-ที่สมเหตุสมผล เครื่องมือในการติดตั้งที่แม่นยำ (เช่น ประแจทอร์ค ตัวคูณแรงบิด) และผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างเป็นทางการก่อนเข้าปฏิบัติหน้าที่ (ต้องสามารถอ่านและตั้งค่าพารามิเตอร์ของเครื่องมือได้อย่างถูกต้อง) ควรสังเกตว่าประแจทอร์คที่มีระดับความแม่นยำต่างกันจะมีพิกัดความเผื่อที่แตกต่างกัน โดยปกติ ±4%10% (ไม่ใช่ 20%) เฉพาะเมื่อสภาวะต่างๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟและความดันอากาศคงที่ และเครื่องมืออยู่ภายในระยะเวลาความถูกต้องของการสอบเทียบเท่านั้น ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้จะไม่ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการแตกหัก หากพิกัดความเผื่อเกินช่วง อาจเกิดแรงบิดที่ไม่เหมาะสมได้
2. การแตกหักที่เกิดจากความผันผวนของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
เมื่อสลักเกลียวและน็อตเกลียวทำงาน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะส่งผลต่อพรีโหลดจริง-แม้ว่าจะมีการตั้งค่าแรงบิดเท่ากันก็ตาม ความผันผวนของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะทำให้พรีโหลดกระจาย หากไม่ได้พิจารณาค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีทั้งหมดและอาศัยเฉพาะพารามิเตอร์แรงบิดเท่านั้น อาจเกิดพรีโหลดหรือโหลดเกินที่ไม่เพียงพอ: เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีสูงเกินไป พรีโหลดจะน้อยเกินไปภายใต้แรงบิดเดียวกัน (ซึ่งอาจนำไปสู่การคลายตัว) เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีน้อยเกินไป ค่าพรีโหลดจะใหญ่เกินไปภายใต้แรงบิดเดียวกัน (ซึ่งอาจทำให้เกิดการแตกหัก)
ในสถานการณ์ทางอุตสาหกรรม สาเหตุทั่วไปของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่ลดลงคือการหล่อลื่นโดยไม่ได้รับอนุญาต: โรงงานบางแห่งใช้แป้งฝุ่น น้ำมันหล่อลื่นธรรมดา ฯลฯ กับเกลียวโบลต์เพื่อความสะดวกในการประกอบ แม้ว่าสิ่งนี้สามารถลดแรงเสียดทานและอำนวยความสะดวกในการขันสกรูเข้าไป แต่จะลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานลงอย่างมาก ส่งผลให้พรีโหลดเกินมาตรฐานมากภายใต้แรงบิดเดียวกัน และนำไปสู่การแตกหักในที่สุด วิธีการที่ถูกต้องคือการใช้สารป้องกันการยึดติดแบบพิเศษ- (ซึ่งจำเป็นต้องตรงกับวัสดุของสลักเกลียว) แทนการใช้สารหล่อลื่นแบบสุ่ม
3. การแตกหักเมื่อยล้า
การแตกหักเมื่อยล้าคือรูปแบบความล้มเหลวที่ซ่อนอยู่มากที่สุดของ-สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง- ไม่มีสัญญาณที่ชัดเจนก่อนที่จะเกิดการแตกหัก และอาจเกิดขึ้นอย่างกะทันหันในระหว่างสภาวะคงที่หรือสภาพการทำงาน นอกจากนี้ ตำแหน่งการแตกหักส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเค้น เช่น เนื้อสันที่เปลี่ยนระหว่างส่วนหัวกับก้าน และรากของด้าย
สาเหตุหลักของการแตกหักประเภทนี้คือ "การใช้งานเกินขีดจำกัดความล้า": แม้ว่าโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง-จะมีมูลค่าเพิ่มสูง แต่องค์กรบางแห่งก็นำกลับมาใช้ใหม่อย่างไม่มีกำหนดเพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย เมื่อจำนวนการใช้งานหรือภาระการสลับที่รับภาระเกินขีดจำกัดความล้า รอยแตกขนาดเล็กจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นภายในสลักเกลียว และนำไปสู่การแตกหักของความเมื่อยล้าในที่สุด ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องทำการตรวจสอบสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-อย่างสม่ำเสมอ (เช่น การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก การทดสอบอัลตราโซนิก) โดยไม่จำเป็น "ไม่ค่อยจำเป็น"
4. การแตกหักเนื่องจากการขันไม่เพียงพอ
ดูเหมือนว่าโบลท์ที่ "ขันไม่แน่น" จะไม่รับแรงเค้น แต่ในความเป็นจริงแล้ว การแตกหักอาจเกิดจากการเว้นระยะที่เกิดจากการคลายตัว ตัวอย่างเช่น: เมื่อเชื่อมต่อท่อเจาะสองท่อด้วยสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง-สำหรับการเจาะลงบนพื้น หากขันสลักเกลียวไม่แน่นจนสุด ก็จะมีระยะห่างมาก เมื่อแรงบิดสูงของการเจาะถูกส่งผ่านท่อเจาะ ระยะห่างจะทำให้สลักเกลียวรับแรงเฉือนเพิ่มเติมและแรงกระแทกแบบสลับ-แรงเหล่านี้เกินกว่าช่วงแบริ่งที่ออกแบบไว้ของสลักเกลียวจนนำไปสู่การแตกหักในที่สุด โดยพื้นฐานแล้ว โบลต์ที่ขันแน่นไม่เพียงพอจะเปลี่ยนจาก "ส่วนรับแรงดึง" ไปเป็น "ส่วนรับแรงเฉือนและแรงกระแทก" ซึ่งจะล้มเหลวเนื่องจากเกินประเภทรับน้ำหนัก-
5. การแตกหักที่เกิดจากปัญหาด้านคุณภาพ
วัสดุที่ต่ำกว่ามาตรฐานหรือกระบวนการบำบัดความร้อนเป็นปัญหาด้านคุณภาพและสาเหตุโดยตรงของการแตกหัก:
วัสดุต่ำกว่ามาตรฐาน: การใช้เกรดเหล็กที่ไม่ตรงตามข้อกำหนด (เช่น การเปลี่ยนเหล็กโครงสร้างโลหะผสมด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา) หรือวัสดุที่มีข้อบกพร่องโดยธรรมชาติ เช่น สิ่งเจือปนและรอยแตกร้าว
กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนต่ำกว่ามาตรฐาน: การเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ เช่น อุณหภูมิในการชุบแข็ง และเวลาในการอบคืนตัว จะส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของสลักเกลียวไม่เป็นไปตามเงื่อนไข (เช่น มีความแข็งสูงแต่มีความเหนียวต่ำมาก)
ปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์โดยการควบคุมการจัดหาวัสดุอย่างเข้มงวด (การตรวจสอบใบรับรองวัสดุ) กระบวนการผลิต (การตรวจสอบกระบวนการบำบัดความร้อน) และการตรวจสอบโรงงาน (การทดสอบคุณสมบัติทางกล)
