Rešitve postopka za zategovanje vijakov

Trenutno večina industrijskihvijakoperacije zategovanja zahtevajo natančen nadzor sile, in sicer proces nadzora navora. Ta postopek zaključi pritrjevanje z nastavitvijo fiksne vrednosti navora ali sprejetjem dvojnega krmilnega načina "navor + kot", da se doseže stabilna in kvalificirana aksialna vpenjalna sila ter zagotovi natančnost montaže in dolgoročna zanesljivost delovanja navojnih povezav.

Zategovanje vijakov je kompleksen mehanski postopek spajanja. Na kakovost zategovanja vplivajo predvsem štirje ključni dejavniki: vrednost navora, aksialna prednapetost, koeficient trenja kontaktne površine in trdota materiala. Samo s celovitim nadzorom zgornjih parametrov je mogoče doseči varne, stabilne in kvalificirane rezultate zategovanja vijakov. Tradicionalni momentni ključi lahko izpolnijo zahteve glede nadzora navora običajnih delovnih pogojev in se prilagodijo običajnim standardom montaže. Vendar pa za ključne navojne povezave, ki zahtevajo visoko natančnost in visoko varnost, samo ročni momentni ključi ne morejo izpolniti zahtev.

Odstopanja v točnosti krmiljenja vrtilnega momenta izvirajo predvsem iz dveh vidikov: trenja med navojnimi pari in kontaktnega trenja med glavo vijaka in površino obdelovanca. Izguba zaradi trenja med dejanskim zategovanjem je izjemno velika. V normalnih delovnih pogojih se lahko le približno 10 % vhodnega navora učinkovito pretvori v učinkovito vpenjalno prednapetost sornika, medtem ko preostanek v celoti porabita trenje na čelni strani in trenje navojev. To zlahka povzroči težavo z lažnim zategovanjem, kjer navor doseže standard, vendar je prednapetost nezadostna.

Za izboljšanje natančnosti zategovanja vrhunskega sestavljanja je v industriji, zlasti v visoko standardizirani in v natančnost usmerjeni avtomobilski industriji, široko sprejeta tehnologija zategovanja z nadzorovanim kotom, ki poveča učinkovitost zategovanja vijakov. Kot zategovanja se nanaša na razliko vrtilnega kota sornika od začetnega stanja vgradnje z obdelovancem do prednastavljenega standarda pritrditve.

Zahtevani kot zategovanja se močno razlikuje glede na trdoto materiala pritrdilnih elementov in povezanih delov. Materiali z visoko trdoto, kot je ogljikovo jeklo, imajo visoko togost in majhne deformacije, ki zahtevajo manjši kot zategovanja. Materiali z nizko trdoto, kot so les in mehki profili, imajo veliko kompresijsko deformacijo in velike izgube zaradi trenja, kar zahteva večji zatezni kot z relativno nižjo končno učinkovito vpenjalno silo.

Postopek dvojnega nadzora navora in kota najprej zategne vijak na prednastavljeni začetni navor s pomočjo nadzora navora, da se odpravijo vrzeli obdelovanca in dokonča predhodna montaža. Končno zategovanje se nato zaključi pod zaprtozančno dvojno kontrolo navora in kota vrtenja, dokler nista doseženi prednastavljeni vrednosti navora in kota. Ta postopek učinkovito preprečujevijakod prekomernega raztezanja v območje plastične deformacije, preprečuje odpoved zaradi utrujenosti in morebitne varnostne nevarnosti, ki jih povzroči napetost, ki presega mejo tečenja, znatno zmanjša slabljenje prednapetosti in zagotavlja dolgoročno stabilnost povezovalnih struktur.

Posebna opomba: Vijaki, priviti s postopkom nadzora kota, so povzročili notranjo mikro plastično deformacijo in jih je strogo prepovedana sekundarna ponovna uporaba.

Trenutni glavni postopki zategovanja vijakov so razdeljeni v dve kategoriji: elastično zategovanje in plastično zategovanje. Metoda zategovanja z navorom spada v elastično zategovanje, medtem ko metoda kotnega zategovanja in metoda zategovanja na meji tečenja spadata med plastično zategovanje.

1. Metoda zategovanja z navorom

Osnovno načelo metode zategovanja z navorom je, da ima vhodni navor pri stabilnih delovnih pogojih in dosledni kakovosti delov linearno ustrezno razmerje z aksialno prednapetostjo vijaka. Prednapetost vpenjanja spojenih delov se posredno krmili z nastavitvijo fiksnega zateznega momenta. S preprostim delovanjem in intuitivnim učinkom je ta postopek trenutno najpogosteje uporabljen osnovni način pritrjevanja.

Kar zadeva razmerje mehanskih izgub, približno 50 % navora porabi trenje čelne ploskve glave vijaka, 40 % trenje para navojev in samo 10 % se učinkovito pretvori v aksialno prednapetost. Zaradi nihanj v koeficientu trenja, ravnosti obdelovanca, natančnosti navoja in okoljskih dejavnikov je metoda enojnega krmiljenja navora nizka natančnost pri nadzoru prednapetosti.

Poleg tega obstaja pogosta skrita nevarnost sestavljanja v industriji: čeprav prikazana vrednost navora med privijanjem doseže standard, glava vijaka ni popolnoma pritrjena na obdelovanec, na kontaktni površini pa ostanejo majhne nevidne reže. V tem primeru je odčitek navora kvalificiran, vendar je dejanska prednapetost izredno nizka ali celo enaka nič, kar zlahka vodi do ohlapnih povezav in okvar opreme. Visoko natančni momentni ključi se lahko učinkovito izognejo takšnim težavam, natančno nadzorujejo izhodni moment in zagotavljajo osnovno kakovost montaže.

2. Metoda zategovanja kota

Da bi odpravili pomanjkljivost nizke natančnosti metode zategovanja z enim navorom, je bil v industriji postopoma populariziran postopek zategovanja pod kotom. Njegovo načelo je, da je vrtilni kot zategovanja vijaka v pozitivni korelaciji z vsoto raztezka vijaka in deformacije stiskanja obdelovanca. Aksialno prednapetost je mogoče stabilno nadzorovati z natančno nastavitvijo kota vrtenja.

Postopek izdelave je sledeč: najprej zategnite vijak na standardni začetni moment, da se vijak približa mejnemu stanju elastičnosti; nato ga zavrtite za fiksni kot, da se vijak zmerno raztegne v plastično območje za končno pritrditev. Bistvo metode kotnega zategovanja je zaklepanje aksialne prednapetosti z nadzorom raztezka vijaka. V elastičnem območju je raztezek sorazmeren s prednapetostjo. Po vstopu v plastično območje, čeprav linearna povezava izgine, lahko aksialna prednapetost vijaka ostane stabilna blizu obremenitve tečenja v razumnem območju.

Največja prednost tega postopka je, da odpravlja napake, ki nastanejo zaradi razlik v koeficientu trenja. Za vijake z različnimi koeficienti trenja, vendar doslednimi specifikacijami in trdnostjo, je končna prednapetost v bistvu enakomerna kljub različnim vrednostim končnega zateznega momenta. Močno izboljša doslednost sestavljanja in izkoristek materiala, zaradi česar je primeren za scenarije sestavljanja z visoko natančnostjo. Visoko natančni kotni momentni ključi se popolnoma ujemajo z zahtevami procesa in zagotavljajo natančen dvojni nadzor navora in kota.

3. Metoda zategovanja tečenja

Teoretični cilj metode zategovanja z mejo tečenja je zategniti vijak natančno do stanja, ki tik presega mejo tečenja, tako da se poveča izkoristek trdnosti materiala vijaka. Med delovanjem se vijak najprej zategne na predpisani začetni navor. Oprema spremlja spremembo naklona krivulje zategovanja v realnem času. Ko naklon pade pod nastavljeni prag, se oceni, da je vijak dosegel mejo tečenja in orodje takoj preneha delovati.

Ta postopek lahko zategne vijake z različnimi koeficienti trenja in pod različnimi delovnimi pogoji do njihovega kritičnega stanja tečenja, kar poveča potencial strukturne trdnosti pritrdilnih elementov in doseže optimalno natančnost sestavljanja in strukturno stabilnost. Vendar pa ima izjemno visoke zahteve glede stabilnosti delovnih pogojev, doslednosti materiala vijakov in natančnosti opreme, z nizko zmogljivostjo proti motnjam in visokimi stroški podpore vrhunske opreme za zategovanje.

Izdelki serije visokokakovostnih momentnih ključev lahko izpolnjujejo standarde visoko natančnega postopka z odlično stroškovno učinkovitostjo, uravnoteženjem natančnosti konstrukcije in stroškov nabave.