Valjanje navoja značajno poboljšava otpornost na zamor vijaka od nehrđajućeg čelika u usporedbi s rezanim navojem zbog nekoliko ključnih čimbenika povezanih s načinom oblikovanja navoja i rezultirajućim svojstvima materijala. Evo raščlambe kako namotavanje konca povećava otpornost na umor:
Ojačanje materijala hladnom obradom
Valjanje navoja je proces hladnog oblikovanja gdje se navoji stvaraju pritiskom na površinu vijka, uzrokujući plastičnu deformaciju materijala u željeni oblik navoja. Ova hladna obrada uzrokuje otvrdnjavanje nehrđajućeg čelika, povećavajući tvrdoću i čvrstoću površinskog sloja.
Hladno oblikovani navoji imaju veća tlačna zaostala naprezanja, što znači da je manja vjerojatnost da će površina puknuti pod cikličkim opterećenjima (ponovljena naprezanja), poboljšavajući otpornost vijka na zamor. Nasuprot tome, narezivanje navoja uklanja materijal, ostavljajući navoje slabijima i sklonijima pucanju pod opetovanim opterećenjima.
Nema uklanjanja materijala = kontinuirana struktura zrna
Kod valjanja navoja materijal se ne uklanja s vijka. Umjesto toga, materijal se pomiče kako bi se formirale niti. Time se čuva kontinuirana struktura zrna nehrđajućeg čelika, koja prati konturu niti.
Održavanjem ovog kontinuiranog protoka zrna, valjane niti su jače i otpornije na zamor. Rezani navoji, s druge strane, sijeku strukturu zrna, stvarajući točke koncentracije naprezanja koje su osjetljivije na zamor i kvar tijekom vremena.
Završna obrada glatke površine
Valjani navoji općenito imaju glatkiju površinu u usporedbi s rezanim navojima. Glatkija površina znači da ima manje površinskih nesavršenosti, poput mikroskopskih zareza ili tragova alata, koji bi mogli djelovati kao koncentratori naprezanja tijekom cikličkog opterećenja.
Kod urezanih navoja proces strojne obrade često ostavlja male površinske nedostatke, koji mogu izazvati pukotine pod opetovanim naprezanjima, što dovodi do loma uslijed zamora. Valjani navoji, sa svojim glatkijim površinama, ravnomjernije raspoređuju naprezanje i stoga je manja vjerojatnost da će puknuti.
Preostalo tlačno naprezanje
Proces valjanja navoja unosi zaostalo tlačno naprezanje u materijal u korijenu navoja (najnižem dijelu navoja). To je korisno jer većina loma uslijed zamora počinje na površini, a tlačna naprezanja suzbijaju vlačna naprezanja koja uzrokuju pucanje.
U rezanim navojima, proces strojne obrade ne izaziva ta korisna tlačna naprezanja i može čak ostaviti materijal s zaostalim vlačnim naprezanjima, koja potiču početak i širenje pukotine pod opterećenjem zamora.
Smanjena koncentracija stresa
Glatki prijelazi i zaobljene konture proizvedene valjanjem navoja smanjuju koncentraciju naprezanja na kritičnim točkama poput korijena navoja. Nasuprot tome, rezani navoji često imaju oštrije prijelaze, koji djeluju kao dizači naprezanja i povećavaju vjerojatnost stvaranja pukotina uslijed zamora na tim područjima.
Niža koncentracija naprezanja u valjanim navojima znači da mogu izdržati više ciklusa opterećenja bez kvara, što ih čini prikladnijima za primjene u kojima su vijci podvrgnuti opetovanom opterećenju i rasterećenju.
Povećani životni vijek umora
Kombinacija glatke površinske obrade, zaostalih tlačnih naprezanja, kontinuiranog protoka zrna i smanjene koncentracije naprezanja u valjanim navojima uvelike povećava vijek trajanja zamora vijci od nehrđajućeg čelika . Ovo je posebno važno u primjenama koje uključuju dinamičko ili cikličko opterećenje, kao što je zrakoplovstvo, automobilska industrija i građevinarstvo.
Studije su pokazale da valjani navoji mogu produžiti vijek trajanja za čak četiri do pet puta u usporedbi s rezanim navojima, što ih čini preferiranim izborom za primjene s velikim naprezanjem i kritičnim zamorom.
Zaključno, valjanje navoja poboljšava otpornost na zamor vijaka od nehrđajućeg čelika:
Ojačanje materijala hladnom obradom.
Očuvanje kontinuirane strukture zrna.
Izrada glatke površine s manje nesavršenosti.
Uvođenje korisnih tlačnih zaostalih naprezanja.
Smanjenje koncentracije naprezanja u korijenu navoja.
Ovi čimbenici zajednički čine valjane navoje znatno izdržljivijima pod cikličkim opterećenjima u usporedbi s rezanim navojima, poboljšavajući učinak zamora i dugovječnost vijaka od nehrđajućeg čelika u zahtjevnim primjenama.
