Các Phương Pháp Siết Bu Lông Hiệu Quả

Hiện nay, gần như tất cảchớpsiết chặt được sử dụng trong công nghiệp cần phải được kiểm soát, được gọi là kiểm soát mô-men xoắn.

Mô-men xoắn đề cập đến việc buộc công nghiệp với mô-men xoắn được xác định trước hoặc mô-men xoắn và góc được xác định trước để đảm bảo đủ lực kẹp và độ tin cậy của kết nối ren.

Chớpthắt chặt là một quá trình vật lý rất phức tạp. Các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến việc siết chặt bu lông là mô-men xoắn, tải trước, ma sát và độ cứng của vật liệu. Chỉ khi xem xét đầy đủ các yếu tố trên thì việc siết bu lông mới được đảm bảo an toàn.

Cờ lê lực có thể điều khiển lực tác dụng lên dây siết, lực này không thể ít hơn hoặc nhiều hơn. Trong hầu hết các trường hợp, cờ lê mô-men xoắn truyền thống đã có thể mang lại hiệu quả siết bu lông với độ chính xác vừa đủ. Tuy nhiên, khi cần siết chỉ chính xác và an toàn hơn, cờ lê lực thủ công không phù hợp, vì mômen xoắn được áp dụng thường không đáp ứng các yêu cầu của tải trước và giá trị đặt trước tương ứng, vì nó không chính xác.

Nguồn gốc của giá trị không chính xác thường do vết cắn giữa các ren siết và ma sát giữa đầu bu lông và mặt phẳng của vật siết. Cái gọi là lực siết trước hoặc lực kẹp là áp suất tiếp xúc được tạo ra bởi sự tiếp xúc của phôi trong kết nối vít, áp suất này là phổ quát. Áp suất làm tăng ma sát giữa các chi tiết gia công và ma sát làm cho mô-men xoắn không được siết trước hoàn toàn, do đó, chỉ khoảng 10 phần trăm mô-men xoắn mà chúng ta tác dụng có thể được chuyển thành lực siết của bu-lông.

Để đạt được độ chính xác cao hơn, ngay cả trong việc siết bu lông bằng tay, công nghệ siết có kiểm soát góc thường được sử dụng, đặc biệt là trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô đang phát triển nhanh chóng hiện nay. Thông qua công nghệ này, mỗi bu-lông có thể đạt được hiệu quả siết chặt tối đa. Góc quay đề cập đến giá trị góc giữa lực siết ban đầu của bu lông và điểm cuối cùng đạt được giá trị mô-men xoắn được chỉ định.

Nói chung, mức độ quay sẽ thay đổi tùy theo vật liệu của ốc vít và các bộ phận được buộc chặt. Ví dụ, đối với vật liệu có độ cứng cao, chẳng hạn như thép carbon, số góc cần thiết để buộc chặt sẽ tương đối nhỏ; Đối với các vật liệu có độ cứng thấp, chẳng hạn như gỗ, số lượng góc cần thiết để buộc chặt sẽ tương đối lớn, tổn thất lực do ma sát gây ra cũng sẽ lớn và lực buộc chặt có thể đạt được sẽ tương đối nhỏ.

Trong quá trình điều khiển góc siết ren, điều khiển mô-men xoắn được sử dụng để siết chặt bu lông đến một giá trị mô-men xoắn cố định lúc đầu. Sau khi đạt được mô-men xoắn này, quá trình siết chặt tiếp theo được thực hiện dưới sự kiểm soát kép của mô-men xoắn và góc quay cho đến khi đạt được mô-men xoắn siết chặt và góc quay đặt trước. Việc sử dụng đúng hệ thống kiểm soát góc có thể ngăn bu-lông đi vào vùng dẻo của vật liệu, tránh vượt quá điểm chảy chấp nhận được của bu-lông và gây ra các nguy cơ tiềm ẩn về an toàn. Đồng thời, kiểm soát góc cũng có thể giảm đáng kể sự mất mát của lực khóa và đảm bảo đạt đủ tải trước.

Trong quá trình siết bu lông, mô-men xoắn được sử dụng và mức độ góc quay khác nhau, do đó không thể sử dụng lại các bu lông đã được siết chặt bằng điều khiển góc quay.

Có hai loại phương pháp siết bu lông chính, đó là siết đàn hồi và siết nhựa. Siết đàn hồi thường đề cập đến phương pháp siết mô-men xoắn, trong khi siết dẻo chủ yếu bao gồm phương pháp siết góc và phương pháp siết điểm năng suất.

1. Phương pháp siết lực

Nguyên tắc của phương pháp siết chặt mô-men xoắn là có một mối quan hệ nhất định giữa mô-men xoắn và tải trước dọc trục. Lực siết sơ bộ của các bộ phận được kết nối được điều khiển bằng cách cài đặt công cụ siết tới một giá trị mô-men xoắn nhất định. Với tiền đề là quy trình ổn định, chất lượng bộ phận và các yếu tố khác, phương pháp siết chặt này rất đơn giản và trực quan để vận hành và hiện đang được sử dụng rộng rãi. Theo kinh nghiệm, khi siết chặt bu lông, 50% mô-men xoắn được tiêu hao cho ma sát của mặt đầu bu lông, 40% cho ma sát của ren và chỉ 10% mô-men xoắn được sử dụng để tạo ra tải trước.

Do các điều kiện không ổn định bên ngoài có nhiều ảnh hưởng đến phương pháp siết chặt mô-men xoắn, phương pháp mô-men xoắn gián tiếp điều khiển tải trước bằng cách kiểm soát mô-men xoắn siết chặt sẽ dẫn đến độ chính xác điều khiển thấp của tải trước dọc trục. Ngoài ra, có rất ít mối nối bu lông, mô-men xoắn đã đạt đến giá trị quy định và đầu bu lông chưa hoàn toàn khớp với các bộ phận được kết nối hoặc khe hở đôi khi rất nhỏ, không dễ phát hiện bằng cách kiểm tra trực quan. Tại thời điểm này, giá trị mô-men xoắn là đủ tiêu chuẩn, nhưng tải trước rất nhỏ, hoặc thậm chí không có, vì vậy trong trường hợp này, nếu chỉ đảm bảo mô-men xoắn đủ tiêu chuẩn, thì việc đảm bảo chất lượng lắp ráp và siết chặt trở thành một từ rỗng.

2. Phương pháp siết góc

Do những thiếu sót của phương pháp siết chặt mô-men xoắn, Hoa Kỳ bắt đầu nghiên cứu mối quan hệ giữa độ giãn dài của bu lông và lực dọc trục vào cuối những năm 1940. Góc quay trong quá trình siết bu lông tỷ lệ thuận với tổng độ giãn dài của bu lông và độ lỏng của các bộ phận được siết chặt, do đó có thể áp dụng phương pháp đạt lực siết định trước theo góc quay đã chỉ định. Đầu tiên, siết chặt bu-lông theo mô-men xoắn ban đầu, nghĩa là kéo bu-lông đến điểm chảy, sau đó xoay một góc nhất định để kéo bu-lông đến vùng dẻo.

Thực chất của phương pháp siết góc xoay là kiểm soát độ giãn dài của bu lông. Trong phạm vi đàn hồi, tải trước dọc trục tỷ lệ thuận với độ giãn dài. Kiểm soát độ giãn dài là kiểm soát lực dọc trục. Sau khi bắt đầu biến dạng dẻo của bu-lông, mặc dù cả hai không còn tỷ lệ thuận với nhau, nhưng các đặc tính cơ học của bu-lông dưới lực căng cho thấy tải trọng dọc trục có thể được ổn định gần với tải trọng chảy miễn là nó được giữ trong một phạm vi nhất định.

Do đó, mô-men xoắn cuối cùng của hai bu lông có hệ số ma sát khác nhau sau khi siết với cùng một phương pháp siết là rất khác nhau, nhưng lực siết trước không khác nhau do cùng một cường độ và kích thước bu lông. So với phương pháp siết mô-men xoắn, nó không chỉ hoàn thành việc kiểm soát lực siết với độ chính xác cao mà còn cải thiện hoàn toàn tỷ lệ sử dụng vật liệu.

3. Phương pháp thắt chặt điểm năng suất

Mục tiêu lý thuyết của phương pháp siết điểm chảy là siết chặt bu-lông ngay bên ngoài điểm giới hạn chảy. Khi sử dụng lực siết điểm chảy, trước tiên hãy siết chặt bu-lông đến một mô-men xoắn khởi động được chỉ định. Từ thời điểm này, thiết bị sẽ giám sát sự thay đổi giá trị độ dốc của đường cong siết chặt. Nếu độ dốc giảm xuống nhiều hơn giá trị đã đặt, thì coi như bu-lông đã được kéo căng đến điểm chảy và dụng cụ ngừng chạy. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp siết điểm chảy là tất cả các bu lông có hệ số ma sát khác nhau được siết chặt đến điểm chảy của chúng, giúp tối đa hóa tiềm năng độ bền của các bộ phận có ren. Tuy nhiên, nó nhạy cảm với các yếu tố gây nhiễu và có yêu cầu cao về hiệu suất và thiết kế kết cấu của bu lông, rất khó kiểm soát. Do đó, các công cụ thắt chặt rất đắt tiền.