Riešenia procesu uťahovania skrutiek

V súčasnosti väčšina priemyselnýchskrutkauťahovacie operácie vyžadujú presné riadenie sily, konkrétne proces riadenia krútiaceho momentu. Tento proces dokončuje upevnenie nastavením pevnej hodnoty krútiaceho momentu alebo prijatím dvojitého riadiaceho režimu "krútiaci moment + uhol", aby sa získala stabilná a kvalifikovaná axiálna upínacia sila a zabezpečila sa presnosť montáže a dlhodobá prevádzková spoľahlivosť závitových spojov.

Uťahovanie skrutiek je zložitý proces mechanického spojenia. Kvalitu utiahnutia ovplyvňujú najmä štyri základné faktory: hodnota krútiaceho momentu, axiálne predpätie, koeficient trenia kontaktnej plochy a tvrdosť materiálu. Iba komplexnou kontrolou vyššie uvedených parametrov možno dosiahnuť bezpečné, stabilné a kvalifikované výsledky uťahovania skrutiek. Tradičné momentové kľúče môžu spĺňať požiadavky na riadenie krútiaceho momentu v bežných pracovných podmienkach a prispôsobiť sa bežným montážnym normám. Avšak pre kľúčové závitové spojenia vyžadujúce vysokú presnosť a vysokú bezpečnosť, ručné momentové kľúče samotné nemôžu spĺňať požiadavky.

Odchýlky v presnosti riadenia krútiaceho momentu pochádzajú hlavne z dvoch aspektov: záberové trenie medzi pármi závitov a kontaktné trenie medzi hlavou skrutky a povrchom obrobku. Strata trením pri skutočnom uťahovaní je extrémne vysoká. Za normálnych pracovných podmienok môže byť len asi 10 % vstupného krútiaceho momentu efektívne premenených na efektívne upínacie predpätie skrutky, zatiaľ čo zvyšok je úplne spotrebovaný trením na čelnej ploche a trením závitu. To ľahko spôsobí problém nesprávneho utiahnutia, keď krútiaci moment dosiahne štandard, ale predpätie je nedostatočné.

Na zlepšenie presnosti uťahovania špičkovej montáže sa v priemysle široko používa technológia uťahovania s riadeným uhlom, najmä vo vysoko štandardizovanom a presne orientovanom automobilovom priemysle, ktorý maximalizuje výkon uťahovania skrutiek. Uhol utiahnutia sa vzťahuje na rozdiel uhla natočenia skrutky od počiatočného stavu lícovania s obrobkom po prednastavený štandard upevnenia.

Požadovaný uhol utiahnutia sa výrazne mení s tvrdosťou materiálu spojovacích prvkov a spájaných dielov. Materiály s vysokou tvrdosťou, ako je uhlíková oceľ, sa vyznačujú vysokou tuhosťou a malou deformáciou, čo si vyžaduje menší uhol utiahnutia. Materiály s nízkou tvrdosťou, ako je drevo a mäkké profily, majú veľkú deformáciu pri stlačení a vysokú stratu trením, čo si vyžaduje väčší uhol utiahnutia s relatívne nižšou konečnou účinnou upínacou silou.

Proces dvojitého riadenia s uhlom krútiaceho momentu najprv utiahne skrutku na prednastavený počiatočný krútiaci moment pomocou riadenia krútiaceho momentu, aby sa eliminovali medzery obrobku a dokončilo sa predbežné upevnenie. Konečné utiahnutie sa potom dokončí pod dvojitým riadením krútiaceho momentu a uhla natočenia v uzavretej slučke, kým sa nedosiahnu prednastavené hodnoty krútiaceho momentu a uhla. Tento proces účinne zabraňujeskrutkaz nadmerného natiahnutia do oblasti plastickej deformácie, zabraňuje únavovému porušeniu a potenciálnym bezpečnostným rizikám spôsobeným napätím prekračujúcim medzu klzu, výrazne znižuje útlm predpätia a zabezpečuje dlhodobú stabilitu spojovacích konštrukcií.

Špeciálna poznámka: Skrutky utiahnuté procesom kontroly uhla spôsobili vnútornú mikro plastickú deformáciu a ich druhotné opätovné použitie je prísne zakázané.

Súčasné hlavné procesy uťahovania skrutiek sú rozdelené do dvoch kategórií: elastické uťahovanie a uťahovanie plastických hmôt. Metóda uťahovania momentom patrí k elastickému uťahovaniu, zatiaľ čo metóda uhlového uťahovania a metóda uťahovania s medzou klzu patrí k plastickému uťahovaniu.

1. Spôsob uťahovania krútiaceho momentu

Základným princípom metódy uťahovania krútiaceho momentu je, že za stabilných pracovných podmienok a konzistentnej kvality dielu má vstupný krútiaci moment lineárny zodpovedajúci vzťah s axiálnym predpätím skrutky. Upínacie predpätie spájaných dielov je riadené nepriamo nastavením pevného uťahovacieho momentu. S jednoduchým ovládaním a intuitívnym efektom je tento proces v súčasnosti najpoužívanejším základným spôsobom upevnenia.

Čo sa týka pomeru mechanických strát, približne 50 % krútiaceho momentu sa spotrebuje trením na čele hlavy skrutky, 40 % trením párov závitov a iba 10 % sa účinne premení na axiálne predpätie. Metóda jednoduchého riadenia krútiaceho momentu je ovplyvnená kolísaním koeficientu trenia, rovinnosti obrobku, presnosti závitu a environmentálnych faktorov a vyznačuje sa nízkou presnosťou riadenia predpätia.

Okrem toho existuje v priemysle bežné skryté nebezpečenstvo montáže: hoci zobrazená hodnota krútiaceho momentu počas uťahovania dosahuje štandard, hlava skrutky nie je úplne pripevnená k obrobku a na kontaktnej ploche zostávajú malé neviditeľné medzery. V tomto prípade je údaj krútiaceho momentu kvalifikovaný, ale skutočné predpätie je extrémne nízke alebo dokonca nulové, čo ľahko vedie k uvoľneným spojeniam a poruchám zariadenia. Vysoko presné momentové kľúče môžu účinne predísť takýmto problémom, presne riadiť výstup krútiaceho momentu a zaručiť základnú kvalitu montáže.

2. Metóda uťahovania uhla

Na vyriešenie chyby nízkej presnosti metódy uťahovania jedným momentom sa v priemysle postupne spopularizoval proces uťahovania uhla. Jeho princíp spočíva v tom, že uhol natočenia skrutky je pozitívne korelovaný so súčtom predĺženia skrutky a deformácie obrobku tlakom. Axiálne predpätie je možné stabilne ovládať presným nastavením uhla natočenia.

Konštrukčný postup je nasledovný: najprv utiahnite skrutku na štandardný počiatočný moment, aby sa skrutka priblížila k medznému stavu pružnosti; potom ju otočte o pevný uhol, aby sa skrutka mierne natiahla do plastového rozsahu na konečné upevnenie. Podstatou metódy uhlového uťahovania je uzamknutie axiálneho predpätia ovládaním predĺženia skrutky. V elastickom rozsahu je predĺženie úmerné predpätiu. Po vstupe do plastového rozsahu, aj keď lineárny vzťah zmizne, axiálne predpätie skrutky môže zostať stabilné v blízkosti medzného zaťaženia v rozumnom rozsahu.

Najväčšou výhodou tohto procesu je, že eliminuje chyby spôsobené rozdielmi koeficientov trenia. Pre skrutky s rôznymi koeficientmi trenia, ale konzistentnými špecifikáciami a pevnosťou, je konečné predpätie v podstate rovnomerné napriek rôznym konečným hodnotám uťahovacieho momentu. Výrazne zlepšuje konzistenciu montáže a využitie materiálu, vďaka čomu je vhodná pre scenáre s vysokou presnosťou montáže. Vysoko presné uhlové momentové kľúče dokonale zodpovedajú procesným požiadavkám a realizujú presné dvojité ovládanie krútiaceho momentu a uhla.

3. Metóda uťahovania v bode klzu

Teoretickým cieľom metódy uťahovania s medzou klzu je presne dotiahnuť skrutku do stavu tesne presahujúceho medzu klzu, aby sa maximalizovalo využitie pevnosti materiálu skrutky. Počas prevádzky sa skrutka najskôr utiahne na špecifikovaný rozbehový moment. Zariadenie monitoruje zmenu sklonu krivky uťahovania v reálnom čase. Keď sklon klesne pod nastavenú prahovú hodnotu, skrutka sa považuje za dosiahnutú medzu klzu a nástroj sa okamžite zastaví.

Tento proces môže utiahnuť skrutky s rôznymi koeficientmi trenia a za rôznych pracovných podmienok do ich kritického stavu klzu, maximalizovať potenciál konštrukčnej pevnosti spojovacích prvkov a dosiahnuť optimálnu presnosť montáže a stabilitu konštrukcie. Má však extrémne vysoké požiadavky na stabilitu pracovných podmienok, konzistenciu materiálu skrutiek a presnosť zariadenia, s nízkym výkonom proti rušeniu a vysokými nákladmi na podporu špičkových uťahovacích zariadení.

Vysokokvalitné produkty série momentových kľúčov môžu spĺňať vysoko presné procesné štandardy s vynikajúcim nákladovým výkonom, vyvážením presnosti konštrukcie a obstarávacích nákladov.