Решения за процес на затягане на болтове

В момента повечето индустриалниболтоперациите по затягане изискват прецизен контрол на силата, а именно процеса на контрол на въртящия момент. Този процес завършва закрепването чрез задаване на фиксирана стойност на въртящия момент или приемане на двоен режим на управление на "въртящ момент + ъгъл", така че да се получи стабилна и квалифицирана аксиална сила на затягане и да се гарантира точността на сглобяване и дългосрочната надеждност на работа на резбовите връзки.

Затягането на болтовете е сложен механичен процес на свързване. Качеството на затягане се влияе главно от четири основни фактора: стойност на въртящия момент, аксиално предварително натоварване, коефициент на триене на контактната повърхност и твърдост на материала. Само чрез цялостен контрол на горните параметри могат да бъдат постигнати безопасни, стабилни и квалифицирани резултати при затягане на болтовете. Традиционните динамометрични ключове могат да отговорят на изискванията за контрол на въртящия момент при конвенционалните работни условия и да се адаптират към обикновените стандарти за сглобяване. Въпреки това, за ключовите резбови връзки, изискващи висока точност и висока безопасност, само ръчните динамометрични ключове не могат да отговорят на изискванията.

Отклоненията в точността на управление на въртящия момент идват главно от два аспекта: триене при зацепване между двойки резби и контактно триене между главата на болта и повърхността на детайла. Загубата на триене по време на действителното затягане е изключително висока. При нормални работни условия само около 10% от входния въртящ момент може да бъде ефективно преобразуван в ефективното предварително натоварване на затягане на болта, докато останалата част се изразходва напълно от триенето на челната повърхност и триенето на резбата. Това лесно причинява проблем с фалшиво затягане, при който въртящият момент достига стандарта, но предварителното натоварване е недостатъчно.

За да се подобри точността на затягане на сглобяването от висок клас, технологията за затягане с контролиран ъгъл е широко разпространена в индустрията, особено във високо стандартизираната и ориентирана към прецизност автомобилна индустрия, която максимизира ефективността на затягане на болтовете. Ъгълът на затягане се отнася до разликата в ъгъла на въртене на болта от първоначалното състояние на монтаж с детайла до предварително зададения стандарт за закрепване.

Необходимият ъгъл на затягане варира значително в зависимост от твърдостта на материала на крепежните елементи и свързаните части. Материали с висока твърдост като въглеродна стомана се отличават с висока твърдост и малка деформация, изискваща по-малък ъгъл на затягане. Материали с ниска твърдост като дърво и меки профили имат голяма деформация на натиск и големи загуби от триене, което изисква по-голям ъгъл на затягане с относително по-ниска крайна ефективна сила на затягане.

Процесът на двойно управление на ъгъла на въртящ момент първо затяга болта до предварително зададения начален въртящ момент чрез контрол на въртящия момент, за да се елиминират празнините на детайла и да се завърши предварителното монтиране. Окончателното затягане след това завършва при затворен цикъл с двойно управление на въртящия момент и ъгъла на въртене, докато се достигнат предварително зададените стойности на въртящия момент и ъгъла. Този процес ефективно предотвратяваболтот прекомерно разтягане в обхвата на пластична деформация, избягва повреда от умора и потенциални опасности за безопасността, причинени от напрежение, превишаващо границата на провлачване, значително намалява затихването на предварително натоварване и гарантира дългосрочната стабилност на свързващите конструкции.

Специална забележка: Болтовете, затегнати чрез процеса на контрол на ъгъла, са причинили вътрешна микропластична деформация и са строго забранени за повторна употреба.

Настоящите основни процеси за затягане на болтове са разделени на две категории: еластично затягане и пластично затягане. Методът на затягане с въртящ момент принадлежи към еластичното затягане, докато методът на ъглово затягане и методът на затягане на границата на провлачване принадлежат към пластичното затягане.

1. Метод на затягане с въртящ момент

Основният принцип на метода на затягане с въртящ момент е, че при стабилни работни условия и постоянно качество на частта, входящият въртящ момент има линейна съответстваща връзка с аксиалното предварително натоварване на болта. Предварителното натоварване на затягане на свързаните части се контролира индиректно чрез задаване на фиксиран момент на затягане. С проста работа и интуитивен ефект, този процес е най-широко използваният основен метод за закрепване в момента.

По отношение на съотношението на механични загуби, приблизително 50% от въртящия момент се изразходва от триенето на челната повърхност на главата на болта, 40% от триенето на двойката резба и само 10% се преобразува ефективно в аксиално предварително натоварване. Засегнат от колебанията в коефициента на триене, плоскостта на детайла, точността на резбата и факторите на околната среда, единичният метод за контрол на въртящия момент се отличава с ниска точност при контрола на предварителното натоварване.

В допълнение, има често срещана скрита опасност от сглобяване в индустрията: въпреки че показаната стойност на въртящия момент достига стандарта по време на затягане, главата на болта не е напълно прикрепена към детайла с малки невидими празнини, оставащи върху контактната повърхност. В този случай отчитането на въртящия момент е квалифицирано, но действителното предварително натоварване е изключително ниско или дори нула, което лесно води до разхлабени връзки и повреда на оборудването. Високопрецизните динамометрични ключове могат ефективно да избегнат подобни проблеми, да контролират точно изходящия въртящ момент и да гарантират основното качество на сглобяване.

2. Метод на ъглово затягане

За да се разреши дефектът с ниска точност на метода на затягане с един въртящ момент, процесът на затягане под ъгъл постепенно се популяризира в индустрията. Неговият принцип е, че ъгълът на въртене на затягане на болта е положително свързан със сумата от удължението на болта и деформацията на компресия на детайла. Аксиалното предварително натоварване може да се контролира стабилно чрез прецизно регулиране на ъгъла на въртене.

Процедурата на конструиране е следната: първо, затегнете болта до стандартния начален въртящ момент, за да приведете болта близо до еластичното гранично състояние; след това го завъртете под фиксиран ъгъл, за да разтегнете болта умерено в пластмасовия диапазон за окончателно закрепване. Същността на метода на ъглово затягане е да се заключи аксиалното предварително натоварване чрез контролиране на удължението на болта. В еластичния диапазон удължението е пропорционално на предварителното натоварване. След навлизане в пластичния диапазон, въпреки че линейната зависимост изчезва, аксиалното предварително натоварване на болта може да остане стабилно близо до натоварването на провлачване в рамките на разумен диапазон.

Най-голямото предимство на този процес е, че елиминира грешките, причинени от разликите в коефициента на триене. За болтове с различни коефициенти на триене, но последователни спецификации и якост, окончателното предварително натоварване е основно еднакво въпреки различните стойности на крайния момент на затягане. Той значително подобрява последователността на сглобяването и използването на материала, което го прави подходящ за сценарии на сглобяване с висока точност. Високопрецизните ъглови динамометрични ключове отговарят перфектно на изискванията на процеса и реализират прецизен двоен контрол на въртящия момент и ъгъла.

3. Метод на затягане на границата на провлачване

Теоретичната цел на метода за затягане на границата на провлачване е да затегне болта точно до състояние, надвишаващо границата на провлачване, така че да се максимизира използването на якостта на материала на болта. По време на работа болтът първо се затяга до определения начален момент. Оборудването следи промяната на наклона на кривата на затягане в реално време. Когато наклонът падне под зададения праг, се преценява, че болтът е достигнал границата на провлачване и инструментът незабавно спира да работи.

Този процес може да затегне болтове с различни коефициенти на триене и при различни работни условия до тяхното критично състояние на провлачване, като максимизира потенциала на структурната якост на крепежните елементи и постига оптимална точност на сглобяване и структурна стабилност. Въпреки това, той има изключително високи изисквания за стабилност на работните условия, консистенция на материала на болта и прецизност на оборудването, с ниска производителност срещу смущения и висока цена за поддръжка на оборудване за затягане от висок клас.

Продуктите от серията висококачествени динамометрични ключове могат да отговорят на стандартите за високопрецизен процес с отлична производителност на разходите, балансиране на точността на конструкцията и разходите за доставка.