آیا درمان سطحی بر ویژگی های سفت کردن پیچ تأثیر می گذارد؟
Apr 07, 2026
آیا عملیات سطحی بر ویژگی های سفت شدن تأثیر می گذارد؟ پیچ و مهره? بله. برای کاهش خطای پراکندگی ضریب گشتاور پیچ و بهبود مقاومت در برابر خوردگی، اتصال دهنده ها معمولاً تحت عملیات سطحی قرار می گیرند. با این حال، تیمارهای مختلف سطح تأثیر قابل توجهی بر ضریب اصطکاک بست های رزوه ای دارند که در نهایت بر ویژگی های سفت شدن پیچ ها تأثیر می گذارد. با ترکیب دانش مربوطه در مورد اتصال دهنده‌ها، موارد زیر تأثیر عملیات سطحی را بر ویژگی‌های سفت کردن پیچ تجزیه و تحلیل می‌کند.
I. تحلیل نظری تاثیر ضریب اصطکاک بر ضریب گشتاور پیچ
1. گشتاور سفت شدن اتصال پیچ
1.1 اصطکاک در جفت پیچ و مهره مثلثی
اصطکاک در جفت های متحرک را می توان با توجه به شکل سطح تماس به اصطکاک صفحه، اصطکاک صفحه شیبدار و اصطکاک شیار تقسیم کرد. برای ساده‌تر کردن محاسبه نیروی اصطکاک در جفت‌های متحرک، صرف‌نظر از شکل هندسی دو عنصر جفت سینماتیکی جفت متحرک، تماس دو جزء با اشکال هندسی مختلف را می‌توان به عنوان یک جفت متحرک در تماس در امتداد یک صفحه در نظر گرفت (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است)، و می‌توان نیروی محاسباتی را برای نیروی اصطکاک یکنواخت بیان کرد:
اصطکاک شیار: جفت چرخان رزوه مثلثی می تواند حرکت مهره روی پیچ را به صورت حرکت یک لغزنده گوه ای شکل روی سطح شیار شیبدار، یعنی ترکیبی از اصطکاک شیار و اصطکاک صفحه شیبدار تقریبی کند. در این زمان، زاویه شیار برابر با 90 درجه است (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است).
1.2 گشتاور سفت کردن پیچ و مهره ها
کل گشتاور مورد نیاز در طی فرآیند سفت کردن پیچ شامل دو بخش است: گشتاور سفت کننده برای غلبه بر اصطکاک جفت رزوه و گشتاور اصطکاک بین سر پیچ یا مهره و سطح تکیه گاه.
2. ضریب گشتاور اتصال پیچ
کل گشتاور پیچ به سه قسمت تقسیم می شود، یعنی مصرف اصطکاک روی سطح تکیه گاه پیچ، مصرف اصطکاک رزوه و مصرف پیش بارگذاری (همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است).
از جدول 1 می توان دریافت که در طول فرآیند سفت کردن، انرژی مصرف شده توسط اصطکاک روی سطح تکیه گاه پیچ حدود 50%، مصرف اصطکاک رزوه حدود 40% و مصرف کار پیش بار حدود 10% را شامل می شود. تحت همان گشتاور سفت شدن، زمانی که ضریب اصطکاک 0.05 تغییر می کند، دامنه تغییرات پیش بارگذاری به 43.1٪ می رسد. به این معنا که اگر تفاوت‌های جزئی در عملیات سطح پیچ‌ها وجود داشته باشد، با فرض افزایش ضریب اصطکاک به میزان 0.05، پیش‌بار محوری تنها 57 درصد اولیه است، که خطرات ایمنی بالقوه عمده‌ای را برای قابلیت اطمینان اتصالات پیچ به همراه خواهد داشت. بنابراین باید به تحقیق در مورد ضریب اصطکاک جفت رزوه ها توجه کامل داشت.
II. تحلیل تاثیر عملیات سطحی بر ضریب گشتاور
از طریق سیستم تجزیه و تحلیل پیچ و مهره چند منظوره، می توان نیروی گیره، گشتاور کل و گشتاور روی جفت رزوه را در طول فرآیند سفت کردن پیچ اندازه گیری کرد که می تواند به طور دقیق و در زمان واقعی رابطه بین نیروی گیره و گشتاور را منعکس کند و در همان زمان ضریب اصطکاک را اندازه گیری کند.رزوه پیچ و سطح تکیه گاه سر پیچ. تجزیه و تحلیل داده ها نشان می دهد که ضخامت لایه گالوانیزه تأثیر کمی بر ضریب اصطکاک سر پیچ دارد، اما تأثیر قابل توجهی بر ضریب اصطکاک رزوه دارد که در نهایت تأثیر قابل توجهی بر ضریب گشتاور نیز دارد.
III. تأثیر عملیات سطحی بر استحکام مجاز پیچ و مهره ها
بست های رزوه ای در حین سفت شدن در معرض تنش ترکیبی تنش پیچشی قرار می گیرند. با توجه به نظریه مقاومت سوم، تنش معادل مجاز اتصالات رزوه ای را می توان با فرمول (9) بدست آورد:
هنگامی که بست های رزوه ای سفت می شوند، گشتاور کل به سه قسمت تقسیم می شود: مصرف اصطکاک روی سطح تکیه گاه پیچ، مصرف اصطکاک رزوه و مصرف پیش بارگذاری. در میان آنها، مصرف اصطکاک روی سطح تکیه گاه پیچ و مصرف اصطکاک رزوه باعث می شود که میله بخشی از بست رزوه ای تنش برشی پیچشی را تحمل کند و مصرف پیش بارگذاری باعث می شود که بخشی از میله بست رزوه ای تنش کششی واقعی ایجاد کند. تنش کششی معادلی که پیچ می تواند تحمل کند ثابت است و نباید از تنش تسلیم پیچ تجاوز کند. بنابراین، تنش برشی پیچشی متحمل شده توسط بخش میله ای کاهش می یابدبست رزوه ایمی تواند تنش کششی ایجاد شده توسط پیش بار واقعی را افزایش دهد، یعنی با کاهش مصرف اصطکاک روی سطح تکیه گاه پیچ و مصرف اصطکاک رزوه، گشتاور تا حد امکان به پیش بار تبدیل می شود.
تجزیه و تحلیل ضریب اصطکاک نشان می دهد که پیچ و مهره هایی با ضریب اصطکاک کوچک می توانند با اعمال یک گشتاور کوچک، پیش بار محوری بزرگ تری به دست آورند که برای صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود راندمان سرویس پیچ ها اهمیت زیادی دارد.
IV. عوامل موثر بر خصوصیات سفت کردن پیچ
(1) تجزیه و تحلیل نشان می دهد که ضریب اصطکاک تأثیر قابل توجهی بر توزیع انرژی در مصرف اصطکاک سطح پشتیبانی پیچ، مصرف اصطکاک رزوه و مصرف کار پیش بار در طول فرآیند سفت کردن دارد. یک تغییر کوچک در ضریب اصطکاک باعث نوسان زیادی در پیش بار می شود.
(2) از طریق تجزیه و تحلیل تجربی در مورد رابطه بین تیمارهای سطحی مختلف و ضریب اصطکاک اتصال دهنده‌های رزوه‌ای، و همچنین گشتاور-پیش بارگذاری، قوانین تأثیر ضخامت لایه گالوانیزه و تیمارهای مختلف کرومات بر روی ضریب اصطکاک و ضریب گشتاور به‌دست می‌آیند: هر چه ضخامت پوشش بیشتر باشد، ضریب اصطکاک بالاتر است. ضریب اصطکاک پیچ‌های تیمار شده با کرومات C2C بسیار بزرگتر از پیچ‌های تیمار شده با کرومات C2D است.
(3) در مقایسه با پیچ و مهره های تیمار شده با کرومات C2C، استفاده از پیچ و مهره های تیمار شده با کرومات C2D می تواند مصرف اصطکاک گشتاور را بر روی سطح پشتیبانی پیچ و رزوه کاهش دهد و یک پیش بار محوری بزرگتر به دست آورد که برای صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود راندمان سرویس پیچ ها اهمیت زیادی دارد.
