Kierteen valssaus parantaa merkittävästi ruostumattomien teräspulttien väsymiskestävyyttä leikattuihin kierteisiin verrattuna useiden avaintekijöiden ansiosta, jotka liittyvät kierteiden muodostukseen ja niistä aiheutuviin materiaaliominaisuuksiin. Tässä on erittely siitä, kuinka langan vieriminen parantaa väsymiskestävyyttä:
Materiaalin vahvistaminen kylmätyöstöllä
Kierteen valssaus on kylmämuovausprosessi, jossa kierteet luodaan kohdistamalla painetta pultin pintaan, jolloin materiaali muuttuu plastisesti haluttuun muotoon. Tämä kylmämuokkaus saa aikaan ruostumattoman teräksen työkarkaisun, mikä lisää pintakerroksen kovuutta ja lujuutta.
Kylmämuovattujen kierteiden puristusjäännösjännitykset ovat suuremmat, mikä tarkoittaa, että pinta halkeilee vähemmän todennäköisemmin syklisten kuormien (toistuvien jännitysten) vaikutuksesta, mikä parantaa pultin väsymiskestävyyttä. Sitä vastoin katkaistu kierteitys poistaa materiaalia, jolloin kierteet ovat heikompia ja alttiimpia halkeilemaan toistuvissa kuormiuksissa.
Ei materiaalin poistoa = jatkuva jyvärakenne
Kierrevalssauksessa pultista ei poistu mitään materiaalia. Sen sijaan materiaalia siirretään lankojen muodostamiseksi. Tämä säilyttää ruostumattoman teräksen jatkuvan raerakenteen, joka seuraa langan muotoa.
Tätä jatkuvaa viljavirtausta ylläpitämällä valssatut langat ovat vahvempia ja kestävämpiä väsymiselle. Katkaistut kierteet sen sijaan katkaisevat raerakenteen ja luovat jännityksen keskittymispisteitä, jotka ovat alttiimpia väsymiselle ja vaurioille ajan myötä.
Sileä pintaviimeistely
Valssattujen kierteiden pintakäsittely on yleensä tasaisempi kuin leikatut kierteet. Tasaisempi pinta tarkoittaa, että pinnassa on vähemmän epätasaisuuksia, kuten mikroskooppisia lovia tai työkalujälkiä, jotka voisivat toimia jännityksen keskittäjinä syklisen kuormituksen aikana.
Katkaistuissa kierteissä työstö jättää usein jälkeensä pieniä pintavirheitä, jotka voivat aiheuttaa halkeamia toistuvissa jännityksissä, mikä johtaa väsymisvaurioon. Valssatut kierteet tasaisempien pintojensa ansiosta jakavat jännityksen tasaisemmin, joten ne eivät halkeile.
Jäännöspuristusstressi
Kierteen valssausprosessi aiheuttaa puristusjäännösjännityksen materiaaliin langan juurella (langan alimmassa osassa). Tämä on hyödyllistä, koska useimmat väsymisvauriot alkavat pinnasta ja puristusjännitykset vastustavat halkeilua aiheuttavia vetojännityksiä.
Katkaistuissa kierteissä työstöprosessi ei aiheuta näitä hyödyllisiä puristusjännitystä ja saattaa jopa jättää materiaaliin jäännösvetolujoitukset, jotka edistävät halkeaman alkamista ja etenemistä väsymiskuormituksen alaisena.
Vähentynyt stressin keskittyminen
Kierteen valssauksen tuottamat pehmeät siirtymät ja pyöristetyt ääriviivat vähentävät jännityskeskittymiä kriittisissä kohdissa, kuten kierteen juuressa. Sitä vastoin katkaistuissa kierteissä on usein terävämpiä siirtymiä, jotka toimivat jännityksen nousujohteina ja lisäävät väsymishalkeamien muodostumisen todennäköisyyttä näille alueille.
Valssattujen kierteiden pienempi jännityspitoisuus tarkoittaa, että ne kestävät enemmän kuormitusjaksoja epäonnistumatta, mikä tekee niistä sopivampia sovelluksiin, joissa pultteja kuormitetaan ja puretaan toistuvasti.
Lisääntynyt väsymyselämä
Tasaisemman pinnan viimeistelyn, puristusjäännösjännitysten, jatkuvan raevirtauksen ja valssattujen kierteiden alentuneiden jännityspitoisuuksien yhdistelmä pidentää huomattavasti langan väsymisikää. ruostumattomasta teräksestä valmistetut pultit . Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, joihin liittyy dynaaminen tai syklinen kuormitus, kuten ilmailu-, auto- ja rakennesuunnittelussa.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että valssatut langat voivat pidentää väsymisikää jopa 4–5 kertaa leikattuihin langoihin verrattuna, mikä tekee niistä suositellun vaihtoehdon korkean jännityksen ja väsymiskriittisten sovellusten käyttöön.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kierteiden rullaus parantaa ruostumattomien teräspulttien väsymiskestävyyttä seuraavilla tavoilla:
Materiaalin vahvistaminen kylmämuokkauksella.
Jatkuvan raerakenteen säilyttäminen.
Tuottaa tasaisemman pinnan, jossa on vähemmän epätasaisuuksia.
Esittelyssä hyödylliset puristusjäännösjännitykset.
Vähentää jännityskeskittymiä langan juuressa.
Nämä tekijät yhdessä tekevät valssatuista kierteistä huomattavasti kestävämpiä syklisissä kuormituksissa kuin leikatut kierteet, mikä parantaa ruostumattomien teräspulttien väsymiskykyä ja pitkäikäisyyttä vaativissa sovelluksissa.
