Il trattamento superficiale influisce sulle caratteristiche di serraggio dei bulloni?

Il trattamento superficiale influisce sulle caratteristiche di serraggio del bulloni? SÌ. Per ridurre l'errore di dispersione del coefficiente di coppia del bullone e migliorare la resistenza alla corrosione, gli elementi di fissaggio sono solitamente sottoposti a trattamento superficiale. Tuttavia, diversi trattamenti superficiali hanno un impatto significativo sul coefficiente di attrito degli elementi di fissaggio filettati, che in definitiva influisce sulle caratteristiche di serraggio dei bulloni. Combinando le conoscenze pertinenti sugli elementi di fissaggio, quanto segue analizza l'impatto del trattamento superficiale sulle caratteristiche di serraggio dei bulloni.

I. Analisi teorica dell'impatto del coefficiente di attrito sul coefficiente di coppia del bullone

1. Coppia di serraggio del collegamento a bullone

1.1 Attrito nelle coppie elicoidali di bulloni triangolari

L'attrito nelle coppie in movimento può essere suddiviso in attrito piano, attrito piano inclinato e attrito scanalato a seconda della forma della superficie di contatto. Per semplificare il calcolo della forza di attrito nelle coppie in movimento, indipendentemente dalla forma geometrica dei due elementi della coppia cinematica della coppia in movimento, il contatto dei due componenti con forme geometriche diverse può essere considerato come una coppia in movimento in contatto lungo un unico piano (come mostrato in Figura 1), e la formula di calcolo della sua forza di attrito può essere espressa uniformemente come Formula (1):

Attrito nella scanalatura: la coppia rotante con filettatura triangolare può approssimare il movimento del dado sulla vite come il movimento di un cursore a forma di cuneo su una superficie della scanalatura inclinata, ovvero una combinazione di attrito nella scanalatura e attrito del piano inclinato. In questo momento, l'angolo della scanalatura è pari a 90 gradi (come mostrato nella Figura 2).

1.2 Coppia di serraggio dei bulloni

La coppia totale richiesta durante il processo di serraggio dei bulloni è composta da due parti: la coppia di serraggio per superare l'attrito della coppia di filetti e la coppia di attrito tra la testa del bullone o il dado e la superficie di supporto.

2. Coefficiente di coppia della connessione a bullone

La coppia totale del bullone è divisa in tre parti, vale a dire consumo di attrito sulla superficie di supporto del bullone, consumo di attrito della filettatura e consumo di precarico (come mostrato nella Figura 3).

Dalla Tabella 1 si può vedere che durante il processo di serraggio, l'energia consumata dall'attrito sulla superficie di supporto del bullone rappresenta circa il 50%, il consumo di attrito della filettatura rappresenta circa il 40% e il consumo del lavoro di precarico rappresenta circa il 10%. A parità di coppia di serraggio, quando il coefficiente di attrito cambia di 0,05, il campo di variazione del precarico arriva fino al 43,1%. Vale a dire, se ci sono lievi differenze nel trattamento superficiale dei bulloni, presupponendo che il coefficiente di attrito aumenti di 0,05, il precarico assiale sarà solo il 57% dell'originale, il che comporterà importanti rischi potenziali per la sicurezza dell'affidabilità delle connessioni bullonate. Pertanto, è necessario prestare la massima attenzione alla ricerca sul coefficiente di attrito delle coppie di fili.

II. Analisi dell'impatto del trattamento superficiale sul coefficiente di coppia

Attraverso il sistema multifunzionale di analisi del fissaggio dei bulloni, è possibile misurare la forza di serraggio, la coppia totale e la coppia sulla coppia di filetti durante il processo di serraggio dei bulloni, che può riflettere accuratamente e in tempo reale la relazione tra forza di serraggio e coppia e allo stesso tempo misurare il coefficiente di attrito delfilettatura del bullone e la superficie di supporto della testa del bullone. L'analisi dei dati mostra che lo spessore dello strato zincato ha un impatto minimo sul coefficiente di attrito della testa del bullone, ma ha un impatto significativo sul coefficiente di attrito della filettatura, che alla fine ha anche un impatto significativo sul coefficiente di coppia.

III. Impatto del trattamento superficiale sulla resistenza ammissibile dei bulloni

Gli elementi di fissaggio filettati sono soggetti a sollecitazioni combinate di torsione e tensione durante il serraggio. Secondo la terza teoria della resistenza, la sollecitazione equivalente ammissibile degli elementi di fissaggio filettati può essere ottenuta con la Formula (9):

Quando i dispositivi di fissaggio filettati vengono serrati, la coppia totale viene divisa in tre parti: consumo di attrito sulla superficie di supporto del bullone, consumo di attrito della filettatura e consumo di precarico. Tra questi, il consumo di attrito sulla superficie di supporto del bullone e il consumo di attrito della filettatura faranno sì che la parte dell'asta dell'elemento di fissaggio filettato sopporti una sollecitazione di taglio torsionale, e il consumo di precarico farà sì che la parte dell'asta dell'elemento di fissaggio filettato generi un'effettiva sollecitazione di trazione. La sollecitazione di trazione equivalente che il bullone può sopportare è fissa e non deve superare la tensione di snervamento del bullone. Pertanto, riducendo lo sforzo di taglio torsionale sopportato dalla parte dell'asta delchiusura filettatapuò aumentare la sollecitazione di trazione generata dal precarico effettivo, ovvero riducendo il consumo di attrito sulla superficie di supporto del bullone e il consumo di attrito della filettatura, la coppia viene convertita il più possibile in precarico.

L'analisi del coefficiente di attrito mostra che i bulloni con un coefficiente di attrito basso possono ottenere un precarico assiale maggiore applicando una coppia ridotta, il che è di grande importanza per il risparmio del consumo energetico e il miglioramento dell'efficienza di servizio dei bulloni.

IV. Fattori che influenzano le caratteristiche di serraggio dei bulloni

(1) L'analisi mostra che il coefficiente di attrito ha un impatto significativo sulla distribuzione dell'energia nel consumo di attrito della superficie di supporto del bullone, sul consumo di attrito della filettatura e sul consumo di lavoro di precarico durante il processo di serraggio. Una piccola variazione nel coefficiente di attrito causerà una grande fluttuazione nel precarico.

(2) Attraverso l'analisi sperimentale sulla relazione tra i diversi trattamenti superficiali e il coefficiente di attrito degli elementi di fissaggio filettati, nonché il precarico di coppia, si ottengono le regole di influenza dello spessore dello strato zincato e dei diversi trattamenti cromati sul coefficiente di attrito e sul coefficiente di coppia: maggiore è lo spessore del rivestimento, maggiore è il coefficiente di attrito; il coefficiente di attrito dei bulloni trattati con cromato C2C è molto maggiore di quello dei bulloni trattati con cromato C2D.

(3) Rispetto ai bulloni trattati con cromato C2C, l'utilizzo di bulloni trattati con cromato C2D può ridurre il consumo di attrito della coppia sulla superficie di supporto e sulla filettatura del bullone e ottenere un precarico assiale maggiore, il che è di grande importanza per il risparmio del consumo energetico e il miglioramento dell'efficienza di servizio dei bulloni.