Gjengerulling forbedrer utmattingsmotstanden til rustfrie stålbolter betydelig sammenlignet med kuttet gjenger på grunn av flere nøkkelfaktorer knyttet til hvordan gjengene er dannet og de resulterende materialegenskapene. Her er en oversikt over hvordan trådrulling øker tretthetsmotstanden:
Materialforsterkning gjennom kaldarbeid
Gjengerulling er en kaldformingsprosess der gjengene skapes ved å påføre trykk på boltens overflate, noe som får materialet til å plastisk deformeres til ønsket gjengeform. Denne kaldbearbeidingen induserer arbeidsherding i det rustfrie stålet, og øker hardheten og styrken til overflatelaget.
De kaldformede gjengene har høyere kompressive restspenninger, noe som betyr at overflaten er mindre sannsynlig å sprekke under sykliske belastninger (gjentatte spenninger), noe som forbedrer boltens utmattingsmotstand. I motsetning til dette fjerner kuttet gjenger materiale, og etterlater trådene svakere og mer utsatt for sprekker under gjentatte belastninger.
Ingen materialfjerning = kontinuerlig kornstruktur
Ved gjengerulling fjernes ikke noe materiale fra bolten. I stedet forskyves materialet for å danne trådene. Dette bevarer den kontinuerlige kornstrukturen til det rustfrie stålet, som følger trådens kontur.
Ved å opprettholde denne kontinuerlige kornstrømmen blir de valsede trådene sterkere og mer motstandsdyktige mot tretthet. Kuttet gjenger på den annen side bryter kornstrukturen, og skaper spenningskonsentrasjonspunkter som er mer sårbare for tretthet og svikt over tid.
Glatt overflatefinish
Valsede tråder har generelt en jevnere overflatefinish sammenlignet med kuttetråder. Den jevnere overflaten betyr at det er færre overflatefeil, for eksempel mikroskopiske hakk eller verktøymerker, som kan fungere som spenningskonsentratorer under syklisk belastning.
I kuttet gjenger etterlater maskineringsprosessen ofte små overflatedefekter, som kan sette i gang sprekker under gjentatte påkjenninger, og føre til utmattingssvikt. Valsede tråder, med sine jevnere overflater, fordeler stress jevnere og har derfor mindre sannsynlighet for å sprekke.
Gjenværende kompresjonsstress
Trådrullingsprosessen introduserer gjenværende trykkspenning i materialet ved trådroten (den laveste delen av tråden). Dette er gunstig fordi de fleste utmattingsfeil begynner ved overflaten, og trykkspenningene motvirker strekkspenningene som forårsaker sprekkdannelser.
I kuttet gjenger induserer ikke maskineringsprosessen disse fordelaktige trykkspenningene og kan til og med etterlate materialet med gjenværende strekkspenninger, som fremmer sprekkinitiering og forplantning under utmattelsesbelastning.
Redusert stresskonsentrasjon
De jevne overgangene og avrundede konturene som produseres ved trådrulling reduserer spenningskonsentrasjoner på kritiske punkter som trådroten. I motsetning til dette har kuttetråder ofte skarpere overganger, som fungerer som spenningsstige og øker sannsynligheten for at det dannes utmattelsessprekker i disse områdene.
Lavere spenningskonsentrasjon i valsede gjenger betyr at de tåler flere belastningssykluser uten å svikte, noe som gjør dem mer egnet for bruksområder der bolter utsettes for gjentatt lasting og lossing.
Økt tretthetsliv
Kombinasjonen av jevnere overflatefinish, kompressive restspenninger, kontinuerlig kornflyt og reduserte spenningskonsentrasjoner i valsede tråder øker utmattelsestiden til bolter i rustfritt stål . Dette er spesielt viktig i applikasjoner som involverer dynamisk eller syklisk belastning, for eksempel innen romfart, bilindustri og konstruksjonsteknikk.
Studier har vist at rulletråder kan øke utmattelseslevetiden med så mye som fire til fem ganger sammenlignet med kuttetråder, noe som gjør dem til det foretrukne valget for applikasjoner med høy spenning og utmattingskritiske.
Avslutningsvis forbedrer gjengerulling utmattingsmotstanden til rustfrie stålbolter ved å:
Styrking av materialet gjennom kaldbearbeiding.
Bevarer den kontinuerlige kornstrukturen.
Produserer en jevnere overflate med færre ufullkommenheter.
Introduserer fordelaktige gjenværende trykkspenninger.
Reduserer spenningskonsentrasjoner ved trådroten.
Disse faktorene gjør til sammen valsede gjenger betydelig mer holdbare under sykliske belastninger sammenlignet med kuttetråder, og forbedrer utmattingsytelsen og levetiden til rustfrie stålbolter i krevende bruksområder.
