Anda mungkin bertanya: bagaimana baut yang terbuat dari logam bisa mengalami kelelahan? Faktanya, setelah baja karbon diproses menjadi baut,-pembebanan siklik jangka panjang dapat menciptakan konsentrasi tegangan di area lokal jika parameter teknis awal dan sifat mekanik tidak memenuhi persyaratan. Ketika tegangan tersebut mencapai tingkat kritis, retakan kecil akan terbentuk pada baut - ini hanyalah tahap kelelahan yang pertama. Ketika jumlah siklus pembebanan meningkat sampai tingkat tertentu, retakan akan menyebar dan akhirnya menyebabkan patahan mendadak. Inilah mekanisme dan akibat dari kegagalan kelelahan baut.
Mengapa kelelahan terjadi padabaut baja karbon? Apakah-baut yang berkekuatan lebih tinggi cenderung mudah lelah? Pertama, kelelahan tidak berhubungan langsung dengan tingkat kekuatan baut. Baut biasa memiliki persyaratan kekuatan yang lebih rendah dan digunakan dalam kondisi ringan dimana efek kelelahan terbatas. Namun, baut-berkekuatan tinggi diterapkan di lingkungan dengan tuntutan tarik yang ketat, yang tentu saja meningkatkan risiko kelelahan. Oleh karena itu, sebagian besar kegagalan kelelahan yang kita temui dalam praktik terjadi padabaut-kekuatan tinggi, meskipun hal ini tidak berarti baut biasa tidak pernah lelah - baut tersebut hanya tunduk pada persyaratan servis yang lebih rendah.
Penyebab mendasar dari kelelahan baut adalah perubahan tegangan lokal yang berulang-ulang selama pembebanan siklik, yang menyebabkan kerusakan kumulatif pada titik-titik lemah dan akhirnya membentuk retakan. Prosesnya adalah sebagai berikut: tegangan pertama-tama mengikis area rentan baut, retakan mikro perlahan-lahan muncul, retakan bertambah seiring waktu, dan begitu mencapai panjang kritis, baut tiba-tiba patah. Analisis-jangka panjang menunjukkan bahwa stres yang menyebabkan kelelahan tidak harus besar; bahkan bisa jauh lebih rendah daripada kekuatan luluh bautnya. Oleh karena itu, setelah patah lelah, permukaan patahan biasanya tidak menunjukkan deformasi atau tekukan yang jelas akibat gaya luar.
Berdasarkan analisis di atas, kita dapat meningkatkan proses manufaktur untuk meningkatkan ketahanan lelah baut. Perhatikan diagram berikut:
Thread yang DiperkuatDiagram di atas menunjukkan profil thread yang dioptimalkan dengan akar bulat (radius R-). Retakan akibat kelelahan biasanya terjadi pada akar ulir dan di bawah kepala baut, sehingga memodifikasi proses pembuatan ulir dasar dapat mencegah kelelahan secara efektif. Mari kita bandingkan dengan thread biasa:
Benang Biasa Benang diatas merupakan benang standar dengan sudut lancip pada bagian akarnya. Struktur sudut kanan-seperti itu sangat sensitif terhadap perubahan tegangan dan rentan terhadap patah akibat kelelahan. Seperti disebutkan sebelumnya, area di bawah kepala baut merupakan lokasi penting lainnya untuk kegagalan fatik, seperti yang ditunjukkan pada diagram:
Proses Kelelahan Baut Dengan menggunakan prinsip yang sama seperti radius akar ulir, kita dapat menambahkan radius fillet dengan ukuran yang sesuai pada sambungan antara kepala baut dan betis dalam kisaran desain yang diijinkan.
