Al ver el título, algunas personas podrían preguntarse: ¿Cómo puede un perno, hecho de un trozo de metal, experimentar fatiga? En realidad, cuando los pernos hechos de acero al carbono se fabrican en los productos que necesitamos, si algunos parámetros técnicos y propiedades mecánicas no cumplen con los requisitos desde el principio, durante el uso continuo, gradualmente ejercerán fuerza en sus áreas locales con el tiempo. Cuando esta fuerza alcanza el punto crítico, aparecerán pequeñas grietas en el perno. La formación de tales grietas es sólo el primer paso de la fatiga. Cuando el número de ciclos alcanza un cierto nivel, las grietas conducirán directamente a la fractura. Este es el fenómeno y resultado de la fatiga del perno.
Entonces, ¿por quépernos de acero al carbonoexperimenta fatiga? ¿Es cierto que los tornillos con mayor resistencia son más propensos a fatigarse? En primer lugar, la fatiga del perno no tiene relación directa con la resistencia misma. Es solo que los pernos comunes tienen requisitos de resistencia más bajos, por lo que su entorno de aplicación no les causará un efecto de fatiga excesiva. Sin embargo, el entorno de aplicación de pernos de alta-resistencia tiene ciertos requisitos para el rendimiento de tracción, lo que aumenta de manera invisible el efecto de fatiga en los pernos. Por lo tanto, la mayor parte de la fatiga de los tornillos que encontramos en la vida diaria implicapernos de alta-resistencia, pero esto no significa que los pernos comunes no experimenten fatiga-es solo que nuestros requisitos para los pernos comunes no son altos cuando los usamos.
Veamos más a fondo la causa de la fatiga del perno: es el cambio de tensión local durante el uso cíclico lo que causa un cierto grado de daño a los puntos débiles del perno, formando eventualmente grietas. Entonces, el proceso debería ser así: primero, la tensión erosiona los puntos débiles del perno y luego provoca que se formen grietas en el perno. Después de un período de tiempo, las grietas crecen cada vez más. En cierto punto crítico, el perno se fractura repentinamente. Después de un análisis a largo plazo-, descubrimos que dicha tensión de fatiga no requiere una gran fuerza externa para generarse. A veces, la tensión generada en el perno es mucho menor que el límite elástico del perno. Por lo tanto, después de que un perno se fractura debido a la fatiga, no se pueden ver signos de deformación o flexión causados por fuerzas externas en la superficie de fractura.
Según el análisis anterior, podemos ajustar adecuadamente algunos procesos de fabricación básicos para ayudar a los pernos a resistir la fatiga. Veamos un diagrama:
El diagrama de arriba muestra la estructura del hilo. Podemos hacer el espacio entre hilos con un ángulo R. Dado que las fracturas por fatiga ocurren principalmente en las raíces de las roscas y en el área debajo de la cabeza del perno, ajustar algunos procesos básicos de fabricación de roscas puede prevenir eficazmente la fatiga. Podemos compararlo con hilos ordinarios:
Lo anterior es un hilo ordinario, donde se forma un ángulo recto entre los dientes del hilo. Este ángulo recto responde directamente a los cambios de tensión, por lo que dichas roscas-en ángulo recto son propensas a fracturarse por fatiga. Como se analizó anteriormente, además de las roscas, el área debajo de la cabeza del perno también es un área de alto-riesgo de fractura por fatiga. Veamos el diagrama:
Siguiendo el mismo principio que el ángulo R para roscas, también podemos mecanizar un ángulo R dentro del rango permitido en la unión de la cabeza del perno y la rosca.
