Sebagai penunjuk teras untuk mengawalboltdaya pengapit, realitinya ialah kebanyakan tork pengetatan hilang melalui geseran, dengan hanya sebahagian kecil yang sebenarnya ditukar kepada daya pengapit. Jadi, apakah faktor yang akhirnya menentukan taburan tork bolt dan magnitud pekali geseran? Hari ini, editor dari Jiangsu Jinrui akan berkongsi kajian empirikal berdasarkan analisis mikrotopografi, yang mendedahkan faktor utama yang mempengaruhi pengagihan tork bolt dan pekali geseran, menyediakan asas yang kukuh untuk mencapai-pengikat kebolehpercayaan yang tinggi.
1. Pekali Geseran dan Taburan Tork
Apabila mengetatkan bolt, tork input tidak digunakan sepenuhnya untuk meregangkan bolt dan menjana daya pengapit. Malah, tork diagihkan di antara tiga laluan penggunaan:
Geseran benang: Geseran berlaku di kawasan sentuhan benang antara bolt dan nat, memakan sejumlah besar tork;
Geseran permukaan galas: Geseran juga wujud di antara kepala bolt dan mesin basuh atau permukaan komponen yang disambungkan, dan tork yang digunakan dalam bahagian ini menyumbang bahagian yang lebih besar;
Kesan sudut plumbum benang (iaitu, komponen pramuat berkesan): Hanya bahagian tork ini benar-benar digunakan untuk meregangkan bolt dan dengan itu membentuk daya pengapit.
Kajian telah menunjukkan bahawa kira-kira 85% hingga 90% daripada tork digunakan untuk mengatasi geseran, dan hanya kira-kira 10% ditukar kepada daya tegangan bolt.
Ini bermakna apabila pekali geseran berubah, kecekapan penukaran tork akan berubah dengan sewajarnya, mengakibatkan kemungkinan perbezaan lebih daripada dua kali ganda dalam daya pengapit yang dihasilkan di bawah tork yang sama. Oleh itu, adalah tidak boleh dipercayai untuk mengunci daya pengapit semata-mata oleh tork.
2. Reka Bentuk Skim
Untuk meneroka secara mendalam faktor teras yang menentukan taburan tork bolt dan pekali geseran, Makmal Tribologi École Centrale de Lyon di Perancis mereka bentuk skema eksperimen yang sistematik. Matlamat teras skim ini adalah untuk menggabungkan ujian mekanikal dengan analisis mikrotopografi permukaan untuk mewujudkan hubungan sebab akibat antara tingkah laku geseran dan mikrostruktur.
Percubaan telah dijalankan mengikut piawaian ISO 16047 untuk ujian{1}} daya pengapit tork. Bolt yang digunakan adalah dari spesifikasi M10×60, diperbuat daripada keluli 30MnB4, yang berkepala sejuk-, berguling-benang, dan kemudiannya digalvani. Nilai khusus jumlah tork direkodkan secara terperinci, manakala tork benang dan tork permukaan galas dipisahkan untuk mengira dengan tepat pekali geseran dan menganalisis undang-undang taburan tork. Teknologi pengimbasan topografi tiga dimensi-digunakan untuk mengekstrak parameter yang berkaitan-kekasaran dan perubahan parameter sebelum dan selepas pengetatan dibandingkan untuk meneroka korelasi intrinsik antara tingkah laku geseran dan mikrotopografi. Reka bentuk ini bukan sahaja mempertimbangkan prestasi mekanikal tetapi juga menyelidiki tahap mikro, mendedahkan sebab asas bagi perubahan dalam pengagihan tork bolt dan pekali geseran.
3. Kaedah Pengesahan Ujian
Berdasarkan skema di atas, peranti ujian yang mematuhi piawaian ISO 16047 telah dibina, yang boleh mengukur daya tork dan pengapit dengan tepat. Proses ujian termasuk pautan berikut:
Pembetulan dan pemuatan bolt: Pasang bolt pada bangku ujian piawai, gunakan tork yang ditetapkan, dan rekod masa sebenar-nilai jumlah tork, tork benang, tork permukaan galas dan daya pengapit;
Pengukuran pemisahan geseran: Asingkan geseran benang daripada geseran permukaan galas melalui struktur khas peranti dan penderia untuk memastikan ketepatan pengiraan pekali geseran;
Susunan pengimbasan topografi: Sebelum dan selepas setiap operasi mengetatkan, lakukan pengimbasan tiga-dimensi pada permukaan galas kepala bolt dan permukaan mesin basuh untuk menangkap maklumat ciri peringkat-mikron;
Pengekstrakan dan analisis parameter: Ekstrak kekasaran-parameter berkaitan dan gabungkannya dengan data geseran untuk menganalisis hubungan yang sepadan antara perubahan topografi permukaan dan gelagat geseran.
Rajah di bawah menunjukkan struktur bangku ujian dan kedudukan khusus titik pengukuran.
4. Analisis Hasil Topografi
Data ujian mendedahkan beberapa fenomena utama yang membantu memahami secara mendalam faktor asas yang menentukan taburan tork dan pekali geseran:
4.1 Perubahan Dinamik Pekali Geseran
Semasa proses pengetatan, pekali geseran tidak tetap tetapi sentiasa berubah dengan keadaan sentuhan. Secara amnya, pekali geseran permukaan galas adalah kira-kira 44% lebih tinggi daripada pekali geseran benang, menunjukkan bahawa kebanyakan tork digunakan pada permukaan galas dan bukannya permukaan benang.
4.2 Penyebaran Tork yang Ketara
Walaupun sasaran daya pengapit yang sama ditetapkan, perbezaan dalam tork yang diperlukan mungkin hampir dua kali ganda. Sebagai contoh, sesetengah bolt memerlukan tork 96.7 Nm, manakala yang lain hanya memerlukan 54.5 Nm. Keterserakan nilai tork ini secara langsung disebabkan oleh ketidakstabilan pekali geseran.
4.3 Evolusi Ketara Topografi Permukaan
Keputusan pengimbasan tiga-dimensi menunjukkan bahawa parameter kekasaran permukaan galas telah mengalami perubahan ketara:
Persegi (min akar kekasaran persegi) berkurangan daripada kira-kira 5.3 μm kepada 1.04 μm, dan permukaan menjadi lebih licin;
Ssk (kecondongan) bertukar negatif, menunjukkan perubahan dalam taburan puncak permukaan dan lembah, dengan lebih banyak bahan tertumpu di titik rendah (lembah) permukaan, dan ciri-ciri pit menjadi lebih jelas;
Nilai Sku (kurtosis) meningkat, bermakna kapasiti galas permukaan dipertingkatkan.
Perubahan ini menunjukkan bahawa semasa proses mengetatkan, permukaan mengalami ubah bentuk plastik, kawasan sentuhan sebenar meningkat, dan tingkah laku geseran berubah dengan sewajarnya. Rajah di bawah menunjukkan topografi tiga dimensi-permukaan galas kepala bolt sebelum dan selepas mengetatkan: sebelum mengetatkan, permukaan menunjukkan puncak kasar yang jelas-struktur lembah; selepas mengetatkan, puncak kasar dicukur, permukaannya cenderung rata, dan arahnya lebih jelas. Ini menunjukkan bahawa geseran bukan sahaja menggunakan tenaga tetapi juga membentuk semula struktur permukaan pada tahap mikro.
Angka di bawah dengan jelas menandakan tanda geseran dan kawasan ubah bentuk plastik pada permukaan galas melalui pemerhatian mikroskopik: terdapat calar yang ketara di beberapa kawasan, dan arah lanjutan calar adalah konsisten dengan arah putaran bolt, menunjukkan bahawa geseran telah menyebabkan aliran bahan dan kerosakan permukaan.
Rajah di bawah menunjukkan ciri tidak sekata sentuhan permukaan galas: kawasan sentuhan sebenar adalah jauh lebih kecil daripada kawasan nominal, dan beban tertumpu di beberapa kawasan mikro, yang membawa kepada keadaan tekanan tinggi-setempat dan ubah bentuk plastik. Sentuhan tidak sekata ini merupakan faktor utama yang menyebabkan turun naik dalam pekali geseran.
