روش های موثر سفت کردن پیچ

در حال حاضر، تقریبا همهپیچسفت های مورد استفاده در صنعت نیاز به کنترل دارند که به آن کنترل گشتاور می گویند.

گشتاور به بستن صنعتی با گشتاور از پیش تعیین شده یا گشتاور و زاویه از پیش تعیین شده برای اطمینان از نیروی گیره کافی و قابلیت اطمینان اتصال رزوه ای اشاره دارد.

پیچسفت کردن یک فرآیند فیزیکی بسیار پیچیده است. مهم ترین عوامل موثر بر سفت شدن پیچ عبارتند از: گشتاور، پیش بارگذاری، اصطکاک و سختی مواد. تنها زمانی که فاکتورهای فوق به طور کامل در نظر گرفته شوند، می توان از بستن ایمن پیچ اطمینان حاصل کرد.

آچار گشتاور می تواند نیروی اعمال شده به رزوه را کنترل کند که نمی تواند کمتر یا بیشتر باشد. در بیشتر موارد، آچار گشتاور سنتی می تواند اثر سفت کردن پیچ ها را با دقت کافی ارائه دهد. با این حال، زمانی که نیاز به سفت کردن رزوه دقیق‌تر و مطمئن‌تر باشد، آچار گشتاور دستی مناسب نیست، زیرا گشتاور اعمال‌شده اغلب الزامات پیش‌بارگذاری و مقدار از پیش تعیین‌شده مربوطه را برآورده نمی‌کند، زیرا دقیق نیست.

منبع مقدار نادرست اغلب به دلیل نیش بین رزوه های سفت کننده و اصطکاک بین سر پیچ و صفحه جسم اتصال ایجاد می شود. به اصطلاح نیروی پیش سفت یا نیروی گیره فشار تماسی است که از تماس قطعه کار در اتصال پیچ ایجاد می شود که جهانی است. فشار اصطکاک بین قطعات کار را افزایش می دهد و اصطکاک باعث می شود که گشتاور کاملاً از قبل سفت نشده باشد، بنابراین تنها حدود 10 درصد گشتاوری که اعمال می کنیم می تواند به نیروی سفت کننده پیچ تبدیل شود.

به منظور دستیابی به دقت بالاتر، حتی در سفت کردن دستی پیچ و مهره ها، اغلب از فناوری سفت کردن با کنترل زاویه استفاده می شود، به ویژه در صنعت خودروسازی فعلی که به سرعت در حال توسعه است. از طریق این فناوری، هر پیچ می تواند به حداکثر اثر سفت شدن خود دست یابد. زاویه چرخش به مقدار زاویه بین سفت شدن اولیه پیچ و رسیدن نهایی به مقدار گشتاور مشخص شده اشاره دارد.

به طور کلی، درجه چرخش با توجه به جنس بست ها و قطعاتی که باید بسته شوند متفاوت است. به عنوان مثال، برای مواد با سختی بالا، مانند فولاد کربن، تعداد گوشه های مورد نیاز برای بست نسبتا کم خواهد بود. برای موادی با سختی کم مانند چوب، تعداد گوشه های مورد نیاز برای بست نسبتا زیاد خواهد بود و اتلاف نیروی ناشی از اصطکاک نیز زیاد خواهد بود و نیروی اتصالی که می توان به دست آورد نسبتاً کم خواهد بود.

در فرآیند کنترل زاویه سفت شدن رزوه، از کنترل گشتاور برای سفت کردن پیچ تا یک مقدار گشتاور ثابت در ابتدا استفاده می شود. پس از رسیدن به این گشتاور، فرآیند سفت شدن بعدی تحت کنترل دوگانه گشتاور و زاویه انجام می شود تا به گشتاور سفت شدن از پیش تعیین شده و زاویه چرخش برسد. استفاده صحیح از سیستم کنترل زاویه می تواند از ورود پیچ ​​به ناحیه پلاستیکی مواد جلوگیری کند، از تجاوز بیشتر از نقطه تسلیم پیچ جلوگیری کند و خطرات ایمنی بالقوه را ایجاد کند. در عین حال، کنترل گوشه همچنین می تواند به طور قابل توجهی از دست دادن نیروی قفل را کاهش دهد و اطمینان حاصل کند که پیش بار کافی به دست می آید.

در فرآیند سفت کردن پیچ، گشتاور استفاده شده و درجه زاویه چرخش متفاوت است، بنابراین پیچ هایی که با کنترل زاویه چرخش سفت شده اند را نمی توان دوباره استفاده کرد.

دو نوع اصلی از روش های سفت کردن پیچ وجود دارد که عبارتند از سفت کردن الاستیک و سفت کردن پلاستیک. سفت کردن الاستیک به طور کلی به روش سفت کردن گشتاور اشاره دارد، در حالی که سفت کردن پلاستیک عمدتاً شامل روش سفت کردن گوشه و روش سفت کردن نقطه تسلیم است.

1. روش سفت کردن گشتاور

اصل روش سفت کردن گشتاور این است که یک رابطه مشخص بین گشتاور و پیش بار محوری وجود دارد. نیروی پیش سفت شدن قطعات متصل با تنظیم ابزار سفت کننده روی مقدار گشتاور مشخصی کنترل می شود. با فرض فرآیند پایدار، کیفیت قطعه و سایر عوامل، این روش سفت کردن ساده و شهودی برای کار است و در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود. طبق تجربه، هنگام سفت کردن پیچ ها، 50 درصد گشتاور در اصطکاک وجه انتهایی پیچ، 40 درصد در اصطکاک رزوه مصرف می شود و تنها 10 درصد گشتاور برای تولید پیش بار مصرف می شود.

از آنجا که شرایط ناپایدار خارجی تأثیر زیادی بر روش سفت کردن گشتاور دارد، روش گشتاور که به طور غیرمستقیم با کنترل گشتاور سفت کردن پیش بار را کنترل می کند، منجر به دقت کنترل پایین پیش بار محوری می شود. علاوه بر این، اتصالات پیچ بسیار کمی وجود دارد، گشتاور به مقدار مشخص شده رسیده است و سر پیچ هنوز به طور کامل با قطعات متصل شده تطبیق نشده است یا شکاف گاهی بسیار کوچک است که با بازرسی چشمی به راحتی نمی توان آن را پیدا کرد. در این زمان، مقدار گشتاور واجد شرایط است، اما پیش بارگذاری بسیار کوچک است، یا حتی خیر، بنابراین در این مورد، اگر فقط برای تضمین کیفیت گشتاور، اطمینان از مونتاژ و کیفیت سفت شدن به یک کلمه توخالی تبدیل می شود.

2. روش سفت کردن زاویه

با توجه به کاستی های روش سفت کردن گشتاور، ایالات متحده شروع به مطالعه رابطه بین کشیدگی پیچ و نیروی محوری در اواخر دهه 1940 کرد. زاویه چرخش در حین سفت کردن پیچ تقریباً با مجموع ازدیاد طول پیچ و شلی قطعات سفت شده متناسب است، بنابراین روش رسیدن به نیروی سفت از پیش تعیین شده با توجه به زاویه چرخش مشخص شده می تواند اتخاذ شود. ابتدا پیچ را تا حد گشتاور اولیه سفت کنید، یعنی پیچ را تا نقطه تسلیم بکشید و سپس با زاویه خاصی بچرخانید تا پیچ به ناحیه پلاستیک کشیده شود.

ماهیت روش سفت کردن زاویه چرخش کنترل ازدیاد طول پیچ است. در محدوده الاستیک، پیش بار محوری متناسب با ازدیاد طول است. کنترل ازدیاد طول برای کنترل نیروی محوری است. پس از شروع تغییر شکل پلاستیک پیچ، اگرچه این دو دیگر متناسب نیستند، خواص مکانیکی پیچ تحت کشش نشان می دهد که پیش بار محوری می تواند در نزدیکی بار تسلیم تثبیت شود تا زمانی که در محدوده معینی نگه داشته شود.

بنابراین گشتاور نهایی دو پیچ با ضرایب اصطکاک متفاوت پس از سفت شدن با روش سفت کردن یکسان بسیار متفاوت است اما نیروی پیش سفت به دلیل استحکام و اندازه پیچ یکسان تفاوتی ندارد. در مقایسه با روش سفت کردن گشتاور، نه تنها کنترل سفت کردن را با دقت بالا کامل می کند، بلکه میزان استفاده از مواد را نیز به طور کامل بهبود می بخشد.

3. روش سفت کردن نقطه تسلیم

هدف نظری روش سفت کردن نقطه تسلیم این است که پیچ را درست فراتر از نقطه تسلیم سفت کنید. هنگام استفاده از سفت کردن نقطه تسلیم، ابتدا پیچ را تا یک گشتاور شروع مشخص سفت کنید. از این نقطه به بعد، تجهیزات بر تغییر مقدار شیب منحنی سفت نظارت می کنند. اگر شیب به بیش از مقدار تعیین شده کاهش یابد، در نظر گرفته می شود که پیچ تا نقطه تسلیم کشیده شده است و ابزار کار را متوقف می کند. بزرگترین مزیت روش سفت کردن نقطه تسلیم این است که تمام پیچ‌ها با ضریب اصطکاک متفاوت تا نقطه تسلیم خود سفت می‌شوند که پتانسیل مقاومت قطعات رزوه‌دار را به حداکثر می‌رساند. با این حال، به عوامل تداخل حساس است و دارای الزامات بالایی برای عملکرد و طراحی ساختاری پیچ و مهره است که کنترل آن دشوار است. بنابراین، ابزارهای سفت کننده بسیار گران هستند.