Kā galvenais kontroles rādītājsskrūvesaspiešanas spēks, realitāte ir tāda, ka lielākā daļa pievilkšanas griezes momenta tiek zaudēta berzes dēļ, un tikai neliela daļa faktiski tiek pārvērsta iespīlēšanas spēkā. Tātad, kādi faktori galu galā nosaka skrūvju griezes momenta sadalījumu un berzes koeficienta lielumu? Šodien redaktors no Jiangsu Jinrui dalīsies ar empīrisku pētījumu, kas balstīts uz mikrotopogrāfijas analīzi un atklāj galvenos faktorus, kas ietekmē skrūvju griezes momenta sadalījumu un berzes koeficientu, nodrošinot spēcīgu pamatu augstas -uzticamības stiprinājuma sasniegšanai.
1. Berzes koeficients un griezes momenta sadalījums
Pievelkot skrūvi, ievades griezes moments netiek pilnībā izmantots, lai izstieptu skrūvi un radītu iespīlēšanas spēku. Faktiski griezes moments ir sadalīts pa trim patēriņa ceļiem:
Vītnes berze: berze rodas vītnes saskares zonā starp skrūvi un uzgriezni, patērējot lielu griezes momentu;
Gultņa virsmas berze: berze pastāv arī starp skrūves galvu un paplāksni vai savienotās detaļas virsmu, un šajā daļā patērētais griezes moments veido lielāku daļu;
Vītnes pievada leņķa efekts (ti, efektīva priekšslodzes sastāvdaļa): tikai šī griezes momenta daļa tiek patiesi izmantota, lai izstieptu skrūvi un tādējādi veidotu iespīlēšanas spēku.
Pētījumi liecina, ka aptuveni 85% līdz 90% griezes momenta tiek izmantoti, lai pārvarētu berzi, un tikai aptuveni 10% tiek pārvērsti skrūvju stiepes spēkā.
Tas nozīmē, ka, mainoties berzes koeficientam, attiecīgi mainīsies arī griezes momenta pārveidošanas efektivitāte, kā rezultātā iespējama vairāk nekā divas reizes lielāka iespīlēšanas spēka atšķirība, kas rodas ar tādu pašu griezes momentu. Tāpēc ir neuzticami bloķēt iespīlēšanas spēku tikai ar griezes momentu.
2. Shēmas projektēšana
Lai padziļināti izpētītu galvenos faktorus, kas nosaka skrūvju griezes momenta sadalījumu un berzes koeficientu, École Centrale de Lyon triboloģijas laboratorija Francijā izstrādāja sistemātisku eksperimentālu shēmu. Šīs shēmas galvenais mērķis ir apvienot mehānisko testēšanu ar virsmas mikrotopogrāfijas analīzi, lai noteiktu cēloņsakarību starp berzes uzvedību un mikrostruktūru.
Eksperiments tika veikts saskaņā ar ISO 16047 standartu griezes momenta-spīlēšanas spēka pārbaudei. Izmantotās bultskrūves bija ar specifikāciju M10 × 60, izgatavotas no 30MnB4 tērauda, kuras tika ar aukstu -galvu, velmētas ar vītni un pēc tam galvanizētas. Kopējā griezes momenta īpašās vērtības tika reģistrētas detalizēti, savukārt vītnes griezes moments un gultņa virsmas griezes moments tika atdalīti, lai precīzi aprēķinātu berzes koeficientu un analizētu griezes momenta sadalījuma likumu. Trīsdimensiju topogrāfijas skenēšanas tehnoloģija tika izmantota, lai iegūtu ar raupjumu saistītus parametrus, un parametru izmaiņas pirms un pēc pievilkšanas tika salīdzinātas, lai izpētītu raksturīgo korelāciju starp berzes uzvedību un mikrotopogrāfiju. Šis dizains ne tikai ņem vērā mehānisko veiktspēju, bet arī iedziļinās mikrolīmenī, atklājot galvenos iemeslus, kāpēc mainās skrūvju griezes momenta sadalījums un berzes koeficients.
3. Pārbaudes verifikācijas metode
Pamatojoties uz iepriekš minēto shēmu, tika uzbūvēta ISO 16047 standartam atbilstoša testa ierīce, kas var precīzi izmērīt griezes momentu un iespīlēšanas spēku. Pārbaudes process ietver šādas saites:
Skrūvju nostiprināšana un noslogošana: uzstādiet skrūvi uz standartizēta testa stenda, pielieciet iestatīto griezes momentu un reāllaikā reģistrējiet kopējā griezes momenta, vītnes griezes momenta, gultņa virsmas griezes momenta un iespīlēšanas spēka vērtības.
Berzes atdalīšanas mērīšana: Atdaliet vītnes berzi no gultņa virsmas berzes, izmantojot ierīces īpašo struktūru un sensorus, lai nodrošinātu berzes koeficienta aprēķina precizitāti;
Topogrāfijas skenēšanas izkārtojums: pirms un pēc katras pievilkšanas darbības veiciet trīsdimensiju skenēšanu uz skrūves galvas gultņa virsmas un paplāksnes virsmas, lai iegūtu mikronu-līmeņa funkcijas informāciju;
Parametru iegūšana un analīze: izņemiet ar raupjumu{0}}saistītos parametrus un apvienojiet tos ar berzes datiem, lai analizētu atbilstošo attiecību starp virsmas topogrāfijas izmaiņām un berzes uzvedību.
Zemāk esošajā attēlā ir parādīta testa stenda struktūra un mērīšanas punktu īpašās pozīcijas.
4. Topogrāfijas rezultātu analīze
Testa dati atklāja vairākas galvenās parādības, kas palīdz dziļi izprast pamatfaktorus, kas nosaka griezes momenta sadalījumu un berzes koeficientu:
4.1. Dinamiskās berzes koeficienta izmaiņas
Pievilkšanas procesā berzes koeficients nav nemainīgs, bet nepārtraukti mainās līdz ar kontakta stāvokli. Parasti gultņa virsmas berzes koeficients ir par aptuveni 44% lielāks nekā vītnes berzes koeficients, kas norāda, ka lielākā daļa griezes momenta tiek patērēta uz gultņa virsmas, nevis uz vītnes virsmu.
4.2. Ievērojama griezes momenta izkliede
Pat tad, ja ir iestatīts vienāds iespīlēšanas spēka mērķis, nepieciešamā griezes momenta atšķirība var būt gandrīz divas reizes. Piemēram, dažām skrūvēm nepieciešams 96,7 Nm griezes moments, bet citām tikai 54,5 Nm. Šo griezes momenta vērtību izkliedējamību tieši izraisa berzes koeficienta nestabilitāte.
4.3. Virsmas topogrāfijas nozīmīga attīstība
Trīs{0}}dimensiju skenēšanas rezultāti parāda, ka gultņa virsmas raupjuma parametri ir būtiski mainījušies:
Sq (sākotnējais kvadrātveida raupjums) samazinājās no aptuveni 5,3 μm līdz 1,04 μm, un virsma kļuva gludāka;
Ssk (šķībums) kļuva negatīvs, norādot uz izmaiņām virsmas virsotņu un ieleju sadalījumā, vairāk materiāla koncentrējoties virsmas zemākajos punktos (ielejās), un bedres pazīmes kļuva skaidrākas;
Sku (kurtoze) vērtība palielinājās, kas nozīmē, ka virsmas nestspēja tika palielināta.
Šīs izmaiņas liecina, ka pievilkšanas procesā virsma piedzīvo plastisko deformāciju, palielinās reālais kontakta laukums un attiecīgi mainās berzes uzvedība. Zemāk esošajā attēlā ir parādīta bultskrūves galvas nesošās virsmas trīsdimensiju topogrāfija pirms un pēc pievilkšanas: pirms pievilkšanas virsmai ir redzama neapstrādāta pīķa -ielejas struktūra; pēc pievilkšanas raupjās virsotnes ir nogrieztas, virsma mēdz būt plakana, un virziens ir acīmredzamāks. Tas parāda, ka berze ne tikai patērē enerģiju, bet arī pārveido virsmas struktūru mikrolīmenī.
Zemāk redzamajā attēlā ir skaidri norādītas berzes zīmes un plastiskās deformācijas laukumi uz gultņa virsmas, veicot mikroskopisku novērojumu: dažos apgabalos ir ievērojamas skrambas, un skrāpējumu pagarinājuma virziens atbilst skrūves griešanās virzienam, norādot, ka berze ir izraisījusi materiāla plūsmu un virsmas bojājumus.
Zemāk esošajā attēlā ir parādīti nevienmērīgie gultņu virsmas kontakta raksturlielumi: faktiskais kontakta laukums ir daudz mazāks par nominālo laukumu, un slodze ir koncentrēta dažos mikrozonos, izraisot lokālus augstus{0}}sprieguma stāvokļus un plastisku deformāciju. Šis nevienmērīgais kontakts ir galvenais faktors, kas izraisa berzes koeficienta svārstības.
