در اتصالات پیچ و مهره ای، یک نوع شکست به نام شکستگی خستگی اغلب رخ می دهد. شکستگی ناشی از خستگی بیشتر در شرایط ارتعاشی اتفاق می افتد. مانند شکنندگی هیدروژن، یک شکست ناگهانی است و فناوری فعلی نمی تواند از قبل پیش بینی کند که یک پیچ در اثر خستگی شکسته می شود. بنابراین باید از همان ابتدا اقدامات پیشگیرانه را انجام دهیم.
هر پیچ عمر مفیدی دارد. اگرچه پیچ ها قابل استفاده مجدد هستند، اما برای چرخه های نامحدود استفاده نمی شوند. هنگامی که پیچ و مهره ها به طور مداوم تحت بارهای سنگین یا متناوب در محیط های خاص قرار می گیرند، احتمال شکستگی ناشی از خستگی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. چنین شکستگی هایی می تواند آسیب جدی به تجهیزات تولید وارد کند و حتی منجر به حوادث ایمنی شود.
چرا شکستگی ناشی از خستگی در پیچ و مهره ها رخ می دهد؟ توضیحی که به طور گسترده پذیرفته شده در صنعت این است: به دلیل تفاوت بین محیط خدماتیپیچو مواد پایه قطعات متصل، و همچنین تغییرات در شکل و اندازه اجزای متحرک، پیش بارگذاری بیش از حد پیچ می تواند منجر به توزیع تنش موضعی نابرابر شود. تحت بارهای متناوب پیوسته و با شکل پذیری ناکافی مواد، ریزترک ها به تدریج در داخل پیچ ایجاد می شوند. وقتی این ترک های نامرئی به نقطه بحرانی می رسند، پیچ ناگهان می شکند. با چشم غیرمسلح، به نظر می رسد که یک شکست آنی است، اما در واقعیت، به آرامی در طول زمان توسعه می یابد. فرآیند به شرح زیر است: در حین نصب نقاط تمرکز تنش ایجاد می شود، مواد پایه پیچ به تدریج پاره می شود، ترک های کوچک پس از مدتی ظاهر می شوند و پس از رسیدن به حالت بحرانی شکستگی ناگهانی رخ می دهد.
این یکی از دلایلی است که آزمایش های مقاومت کششی قبل از استفاده از پیچ و مهره مورد نیاز است. اگرچه آزمایش کشش زیاد طول نمی کشد، اما امکان ارزیابی اولیه پیچ را بر اساس محل شکست و نیروی شکستگی فراهم می کند. اگر گشتاور شکستن در حین آزمایش خیلی کم باشد، این دسته از پیچ ها برای استفاده توصیه نمی شود. عامل مهم دیگر تغییر دمای محیط است. اگر دمای کار بیش از حد بالا یا پایین باشد یا به شدت در نوسان باشد، عمر مفید پیچ بسیار کاهش می یابد. همراه با اثر خورنده هوا، خطر شکستگی ناشی از خستگی بسیار زیاد می شود.
این عوامل شکست عمدتاً ناشی از سازگاری ناکافی مواد با محیط است. ما می توانیم به طور مناسب فرآیندهای تولید را برای کاهش خطر شکستگی ناشی از خستگی بهبود دهیم. اگر شرایط اجازه دهد، پیچها را میتوان قبل از نورد کردن رزوه حرارت-کار کرد (فرایند استاندارد ابتدا نورد نخ و سپس عملیات حرارتی است). متناوبا،پیچ و مهره های کاملا رزوه شدهمیتوان آنها را با قسمتهای رزوهدار جایگزین کرد، زیرا بخش ساقه صاف مقاومت در برابر خستگی بسیار بالاتری نسبت به بخش رزوهدار دارد.
