Controllo della coppia di bulloni

Questo documento copre i requisiti di progettazione e processo per la coppia di serraggio dei bulloni, i metodi comuni di serraggio dei bulloni, gli strumenti di serraggio standard e le procedure di ispezione della coppia.

La connessione bullonata è il metodo di assemblaggio fondamentale nella produzione di macchinari ed è ampiamente adottato nella produzione industriale. È anche una delle forme di giunzione più critiche per i motori. La qualità dei giunti bullonati determina direttamente le prestazioni di potenza del motore, la sicurezza operativa e le prestazioni di tenuta di tutte le posizioni collegate.

Il controllo della coppia di serraggio è l’approccio più affidabile, preciso ed efficiente per garantire connessioni bullonate stabili.

1. Requisiti di progettazione e processo per la coppia di bulloni

1.1 Requisiti di coppia di serraggio per bulloni standard generali 1.2 Requisiti di coppia di serraggio per tappi filettati per tubi standard 1.3 Requisiti di grado di tolleranza per bulloni standard generali

Le lettere maiuscole a sinistra corrispondono ai valori di coppia contrassegnati nell'angolo in alto a sinistra degli indicatori di installazione, che rappresentano la coppia nominale del bullone. Le lettere minuscole a destra indicano il grado di tolleranza della coppia del bullone.

2. Metodi comuni di serraggio dei bulloni e controllo della coppia

Sono disponibili diverse tecniche di serraggio. Le opzioni ampiamente adottate includono il metodo della coppia (T), il metodo della coppia-angolo (TA), il metodo di controllo del punto di snervamento (Y1/Y2) e il metodo dell'allungamento del bullone.

3. Selezione degli strumenti di serraggio per l'assemblaggio

Per ottenere un serraggio privo di errori, gli strumenti che soddisfano i requisiti di coppia di progetto devono essere selezionati in base alle caratteristiche strutturali del prodotto e ai processi di assemblaggio. Gli strumenti rientrano in due categorie in base alla modalità operativa: portatili e fissi.

3.1 Cacciaviti portatili

I cacciaviti portatili includono diversi tipi con limitazione meccanica della coppia. Per i modelli base, la coppia di serraggio è limitata dalla potenza del motore e dalla forza d'impatto. Le configurazioni di fascia alta sono dotate di frizioni a coppia controllata, che offrono una precisione fino a ±3% (in base alla deviazione standard).

3.2 Cacciaviti fissi

Sia gli avvitatori pneumatici con frizioni a regolazione di coppia ad alta precisione che gli avvitatori servo elettrici possono essere fissati per il funzionamento stazionario. È possibile montare sensori di misurazione della coppia e dell'angolo per raccogliere i dati di misurazione. I cacciaviti pneumatici adottano l'impostazione della coppia meccanica; il loro sistema di misurazione serve per il monitoraggio piuttosto che per il controllo a circuito chiuso. Gli avvitatori elettrici servocomandati utilizzano segnali di misurazione per regolare direttamente il processo di serraggio, regolando il movimento in base ai valori misurati reali per raggiungere l'obiettivo prefissato. I dati di misurazione vengono inseriti nel circuito di controllo per sincronizzare i risultati dell'assemblaggio, consentendo una precisione migliore del ±1% (in base alla deviazione standard).

L'elevata precisione di serraggio impone limiti rigorosi alla velocità di rotazione. La velocità di rotazione estremamente bassa viene comunemente programmata per garantire risultati di fissaggio di alta precisione.

3.3 Utensili elettrici di serraggio a coppia controllata da vettore

Un sistema completo di chiave dinamometrica elettrica è composto da: una chiave dinamometrica elettrica, una scatola di controllo DL, cavi di collegamento, monitor dell'interruttore di funzionamento, dispositivo di serraggio ausiliario (con sensore di posizionamento del pezzo e dispositivo di uscita del segnale), anelli di sollevamento personalizzati e prese speciali fornite con il set di utensili.

Precisione dell'utensile: ±5%. Il sistema è dotato di funzioni di allarme e promemoria per avvitature mancanti. L'apparecchio si sblocca solo al terminebullonisoddisfare le specifiche di coppia e tutte le posizioni dei bulloni siano completamente fissate. Se gli operatori aprono con la forza l'attrezzatura per rimuovere i pezzi durante il funzionamento, il sistema attiva un allarme e blocca la chiave. Lo strumento supporta il controllo della coppia, il monitoraggio dell'angolo di rotazione totale e il monitoraggio dell'angolo di rotazione successivo durante il serraggio in una sola fase. La velocità di rotazione può essere liberamente programmata in base alle effettive esigenze.

Altre funzioni integrate includono il conteggio dei lotti con collegamento dell'attrezzatura per evitare l'installazione di bulloni mancanti, il rilevamento della filettatura errata, il rilevamento del sovraccarico da impatto, la visualizzazione della coppia in tempo reale, l'autodiagnosi dell'utensile, gli avvisi di guasto e le richieste di manutenzione. Se la coppia di serraggio non soddisfa gli standard, lo strumento si blocca automaticamente per la risoluzione manuale dei problemi per impedire ai prodotti difettosi di fluire verso le stazioni successive. È disponibile un feedback di coppia completo: la scatola di controllo visualizza la coppia di serraggio reale, mentre la chiave è dotata di spie luminose (verde per qualificata, gialla/rossa per non qualificata). Il monitor di stato fornisce anche indicazioni luminose visive.

3.4 Mandrini di serraggio fissi basati su sensori

I mandrini di serraggio CNC servo elettrici stazionari con sensori integrati supportano processi di serraggio delle viti completamente programmabili. All'interno della gamma di prestazioni del mandrino, coppia, velocità di rotazione, tempo di permanenza e direzione di rotazione possono essere impostati e regolati liberamente per adattarsi a diversi processi di serraggio per un'installazione precisa degli elementi di fissaggio.

L'elevata precisione e le funzioni di monitoraggio complete massimizzano l'affidabilità dell'assemblaggio. L'azionamento del motore brushless riduce i costi operativi e prolunga la durata mantenendo stabile la potenza in uscita e la coppia di picco, rendendo questi mandrini ideali per il fissaggio automatico CNC. I sensori di coppia e angolo integrati consentono un controllo preciso a circuito chiuso e una registrazione completa in tempo reale di tutti i parametri di serraggio critici. Supportati dalla tecnologia di servocontrollo, questi mandrini mantengono la precisione della coppia entro una deviazione standard inferiore a ±1% per milioni di cicli di serraggio.

4. Quattro metodi comuni di ispezione della coppia statica

Metodo della coppia (T)

Metodo Coppia più Angolo (TA)

Metodo del punto di rendimento (Y1/Y2)

Metodo di allungamento del bullone

5. Decadimento della coppia (perdita di precarico)

L'essenza del fissaggio filettato si basa sulla forza di serraggio per serrare insieme i componenti accoppiati. Il decadimento della coppia si riferisce alla graduale caduta della forza di serraggio dopo il serraggio, classificata in rilassamento e auto-allentamento.

Relax

La forza di serraggio diminuisce nel tempo rispetto al valore di serraggio iniziale, senza movimento rotatorio di bulloni o dadi.

Auto-allentamento

Una forza di serraggio ridotta provoca la rotazione di bulloni o dadi nella direzione di allentamento, con conseguente ulteriore perdita di forza di serraggio. In casi estremi, gli elementi di fissaggio potrebbero allentarsi completamente. Questo fenomeno deve essere eliminato per i collegamenti critici per la sicurezza.

Incorporamento

L'elevata sollecitazione da contatto induce deformazione plastica sulle superfici di accoppiamento, con conseguente decadimento della forza di serraggio.

Connessioni multi-bullone: ​​decadimento della coppia diBulloni a U

Di seguito sono elencate due cause principali e le soluzioni corrispondenti:

Sia le molle a balestra che i sedili delle molle presentano superfici di contatto curve, che creano piccoli giochi dopo il serraggio. Soluzione: riprogettare le aree di contatto tra le molle a balestra e le sedi delle molle su superfici piane.

La deformazione e l'attrito della molla a balestra portano a: (1) Riduzione dell'energia potenziale elastica interna; (2) Diminuzione graduale dell'attrito tra i lamierini delle molle. Soluzione: applicare un trattamento di precompressione alle molle a balestra.

6. Conclusione

I crescenti requisiti di qualità per i giunti filettati richiedono una selezione adeguata e un uso standardizzato degli strumenti di serraggio. Un controllo efficace della coppia dei bulloni determina direttamente l'affidabilità, la sicurezza e le prestazioni di tenuta del prodotto per gli assemblaggi filettati sigillati. La conformità stabile di tutti gli indicatori di coppia è essenziale per garantire una qualità costante del prodotto finito.