Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 3. 20 januari 1945 - Nya rön om skruvgängors utmattningshållfasthet, av Leif Reich
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
27 januari 1945
65
Nya rön om skruvgängor
utmattningshållfasthet
Utmattningshållfastheten hos konstruktionsmaterial har
studerats sedan länge tillbaka. En av de mest kända
tidigare forskarna inom detta område är Wöhler. Han
uppmärksammade det stora inflytande en diskontinuerlig
geometrisk formgivning hade på utinattningshållfastheten.
Sedermera har allt större intresse ägnats "hålkälsverkan",
som uppträder vid plötsliga sektionsändringar vid t.ex.
ansatser, spår, flänsar, gängor o.d. Särskilt inom
automobil-och flygmotortekniken, där de ständigt ökade kraven på
större effekt och mindre vikt göra sig gällande, spelar
hålkälsverkan en allt större roll vid gängade maskinelement.
Den för ett visst provstycke fastställda
utmattningshållfastheten får icke anses vara någon inneboende egenskap
hos materialen i fråga utan bestämmes av provstyckets
geometriska form, värmebehandling och tillverkningssätt.
Många av de data, som återfinnas i litteraturen, äro
följaktligen endast av kvalitativt värde, och resultaten från
olika forskares undersökningar äro ofta icke helt
jämförbara. De värden, som återfinnas i det följande, böra därför
icke betraktas kvantitativt annat än för angivna
specialfall.
Vid bearbetning av försöksresultat måste sålunda hänsyn
tas till provstyckets dimensioner. Peterson fann, att
dimensionerna icke hade någon märkbar inverkan vid
provstycken av kolstål med 0,42 % C med diametrar från 1,25
till 25,4 mm. Emellertid anses det, att där brottanvisningar
förekomma, som ge upphov till hålkälsverkan,
dimensionerna ha större betydelse än vid släta ytor. Vid en annan
undersökning uppträdde anvisningskänslighet först vid
diametrar från 10 till 20 mm. I roterande böjningsprov
utförda med tre olika stålsorter minskade
utmaltningshåll-fastheten med ökande diametrar intill 12,7 mm. Härifrån
intill en diameter av 50 mm förändrades däremot
utmatt-ningshållfastheten föga. Andra undersökningar ge liknande
resultat. Man har därför hävdat, alt
utmattningshållfastheten hos en större konstruktionsdetalj kan bestämmas
med ledning av de från ett mindre provstycke erhållna
provresultaten, förutsatt att alla dimensioner inkl.
sektionsförändringar, inskärningar m.m. ökas i samma
förhållande.
En annan faktor, som måste beaktas, är antalet
spänningsväxlingar för fastställande av utmattningsgränsen.
Vissa offentliggjorda undersökningar ha påverkats av att
tillräckligt antal växlingar icke använts för proven. Moore
har påvisat för ett antal olika metaller, hur mycket det för
fastställande av utmattningsgränsen minsta antalet
spän-ningsväxlingar varierar.
Vid provning av gängade detaljer framträder en
benägenhet att detaljen brister vid ändan av gängan. Detta bör
snarare tillskrivas den första gängans anvisningskänslighet
än svaghet hos gängan.
Många tidigare undersökningsresultat ha meddelats utan
några uppgifter om den använda tillverkningsmetoden.
Sättet för gängans framställning och längden av den
gängade delen ha emellertid stor inverkan på
utmattnings-gränsen.
I tabell 1 anges resultaten av några roterande
böjningsprov utförda med provstavar av kolstål. Här jämföres
verkan av en enda inskärning med en kontinuerlig
spiral-inskärning. Bägge inskärningarnas sektioner motsvara
Sellers (US Standard) gängor.
Utdrag ur uppsats i Autom. Engr 33 (1913) h. 444.
Flera metoder att beräkna spänningsspetsarna vid olika
hålkälar inklusive gängor ha kommit till användning,
såsom rent matematiska, foto-elastiska, extensometriska
m.fl. Medan dessa olika metoder givit jämförelsevis lika
resultat, har det emellertid visat sig, att den verkliga
utmattningshållfastheten vid hålkälsverkan varit avsevärt
högre, än vad som kunde förväntas av de beräknade
värdena. Vid utmattningsprov med såväl kolstål som legerade
stål har man funnit, att utmattningshållfastheten i
verkligheten endast minskats med 20 % à 50 % i stället för med
beräknade 70 %.
Skillnaden har förklarats på olika sätt. Även i det bästa
material finns t.ex. en mängd ytterligt fina sprickor eller
felaktigheter, varför minskningen i
utmattningshållfastheten på grund av inskärningar i praktiken icke blir så
stor som det teoretiska värdet. Skillnaden anses även
kunna hero på, att en omfördelning av spänningarna äger
rum, på grund av förskjutningar längs klyvningsplanen
eller flytning i tvärsnitt med största påkänningar. Den
teoretiskt beräknade spänningsfördelningen gäller inte i
någotdera fallet, enär man räknar med linjär
spännings-fördelning från neutralaxeln till de yttre fibrerna.
Som empirisk ledning för uppskattning av hållfastheten
hos bultar utsatta för upprepade dragpåkänningar föreslå
Moore och Henwood 3 Pl A för vanligt stål och 4 Pl A för
värmebehandlat stål som ett tillförlitligt värde på
påkänningen i kärnarean. Härvid betecknar P belastningen i kg
och A kärnarean i cm2.
Såsom nämnts ovan har framställningssättet stort
inflytande på utmattningshållfastheten. Så t.ex. har en skuren
gänga avsevärt lägre utmattningshållfasthet än en rullad
gänga. Smith har undersökt tre framställningsmetoder,
nämligen gängskärning, gängrullning av enkelt dragen tråd
och gängrullning av två gånger dragen tråd. Enligt den
andra metoden dras tråden till gängans flankdiameter.
Ämnet rullas sedan mellan spårförsedda backar, varigenom
kärndiametern pressas in i tråden och ytterdiametern
bildas genom att trådämnet pressas upp i backarnas spår.
Enligt den tredje metoden dras tråden först till gängans
Tabell 1. Roterande böjningsprov med kolstål.
Slätt
provstycke Sektion: V 28 gängor per tum Sektion: 3/s" 24 gängor per tum
spår gänga spår gänga
[-Utmattningshållfasthet,-]
{+Utmattningshållfast- het,+} kg/cm* ....... 3 585 844 3 000 1 476 2 600
Förhållande mellan försvagat och slätt provstycke ........ 0,24 0,84 0,41 0,73
Tabell 2. Sammandrag av roterande böjningsprov med
stålskruvar av låg kolhalt.
Typ Brottgräns kg/cm® [-Utmattnings-gräns-] {+Utmatt- nings- gräns+} kg/cnr Förhållandet
utmattningsgräns :
brottgräns i %
[-trådämne provstycke trådämne provstycke-]
{+tråd- ämne prov- stycke tråd- ämne prov- stycke+}
Skuren gänga . . 6 280 6 330 1 900 30,3 30
Rullad gänga; enkelt dragen tråd ......... 6 280 7 010 2 320 37,0 33,1
Rullad gänga; dubbelt dragen 5 440 7 000 2 320 42,6 33,1
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
