En la actualidad, casi todostornilloEs necesario controlar los aprietes utilizados en la industria, lo que se denomina control de par.
El par se refiere a la fijación industrial con un par predeterminado o un par y ángulo predeterminados para garantizar una fuerza de sujeción suficiente y la fiabilidad de la conexión roscada.
Tornilloel apriete es un proceso físico muy complejo. Los factores más importantes que afectan el apriete de los pernos son el par, la precarga, la fricción y la dureza del material. Solo cuando los factores anteriores se tienen en cuenta en su totalidad se puede garantizar una fijación segura de los pernos.
La llave dinamométrica puede controlar la fuerza aplicada a un apriete de rosca, que no puede ser menor ni mayor. En la mayoría de los casos, la llave dinamométrica tradicional ya puede proporcionar el efecto de apretar pernos con suficiente precisión. Sin embargo, cuando se requiere un apriete de roscas más preciso y seguro, la llave dinamométrica manual no es adecuada, debido a que el torque aplicado muchas veces no cumple con los requisitos de precarga y el valor preestablecido correspondiente, debido a que no es preciso.
La fuente de un valor inexacto a menudo es causada por la mordedura entre las roscas de apriete y la fricción entre la cabeza del perno y el plano del objeto de sujeción. La llamada fuerza de preapriete o fuerza de sujeción es una presión de contacto generada por el contacto de la pieza de trabajo en la conexión roscada, que es universal. La presión aumenta la fricción entre las piezas de trabajo, y la fricción hace que el par de torsión no esté completamente preajustado, por lo que solo alrededor del 10 por ciento del par de torsión que aplicamos se puede convertir en la fuerza de apriete del perno.
Con el fin de lograr una mayor precisión, incluso en el apriete manual de pernos, a menudo se utiliza la tecnología de apriete controlado por ángulo, especialmente en la actual industria de fabricación de automóviles en rápido desarrollo. A través de esta tecnología, cada tornillo puede lograr su máximo efecto de apriete. El ángulo de rotación se refiere al valor del ángulo entre el apriete original del perno y el alcance final del valor de torsión especificado.
En términos generales, el grado de rotación variará según el material de los sujetadores y las piezas a sujetar. Por ejemplo, para materiales con alta dureza, como el acero al carbono, la cantidad de esquinas requeridas para la fijación será relativamente pequeña; Para materiales con baja dureza, como la madera, la cantidad de esquinas requeridas para la fijación será relativamente grande, y la pérdida de fuerza causada por la fricción también será grande, y la fuerza de fijación que se puede lograr será relativamente pequeña.
En el proceso de controlar el ángulo de apriete de la rosca, el control de par se usa para apretar el perno a un valor de par fijo al principio. Después de alcanzar este par, el proceso de apriete posterior se lleva a cabo bajo el control dual de par y ángulo hasta alcanzar el par de apriete y el ángulo de rotación predeterminados. El uso correcto del sistema de control de ángulo puede evitar que el perno ingrese a la zona plástica del material, evitar que se exceda el límite elástico de aceptación del perno y causar riesgos potenciales para la seguridad. Al mismo tiempo, el control de esquina también puede reducir significativamente la pérdida de fuerza de bloqueo y garantizar que se logre una precarga suficiente.
En el proceso de apriete de pernos, el par utilizado y el grado de ángulo de rotación son diferentes, por lo que los pernos que se han apretado mediante el control del ángulo de rotación no se pueden volver a utilizar.
Hay dos tipos principales de métodos de apriete de pernos, a saber, apriete elástico y apriete plástico. El ajuste elástico generalmente se refiere al método de ajuste de torsión, mientras que el ajuste de plástico incluye principalmente el método de ajuste de esquina y el método de ajuste de límite elástico.
1. Método de apriete de torsión
El principio del método de par de apriete es que existe una cierta relación entre el par y la precarga axial. La fuerza de preapriete de las piezas conectadas se controla ajustando la herramienta de apriete a un determinado valor de par. Basado en la premisa de un proceso estable, la calidad de la pieza y otros factores, este método de apriete es simple e intuitivo de operar y es ampliamente utilizado en la actualidad. Según la experiencia, al apretar pernos, el 50 por ciento del torque se consume en la fricción de la cara del extremo del perno, el 40 por ciento en la fricción de la rosca y solo el 10 por ciento del torque se usa para generar la precarga.
Debido a que las condiciones inestables externas tienen mucha influencia en el método de par de apriete, el método de par que controla indirectamente la precarga controlando el par de apriete conducirá a una baja precisión de control de la precarga axial. Además, hay muy pocas conexiones de pernos, el par ha alcanzado el valor especificado y la cabeza del perno aún no ha encajado completamente con las partes conectadas o el espacio a veces es muy pequeño, lo que no es fácil de encontrar mediante una inspección visual. En este momento, el valor del par está calificado, pero la precarga es muy pequeña, o incluso nula, por lo que en este caso, aunque solo sea para garantizar que el par esté calificado, entonces garantizar la calidad del ensamblaje y el apriete se convierte en una palabra hueca.
2. Método de ajuste de ángulo
En vista de las deficiencias del método de apriete con torque, Estados Unidos comenzó a estudiar la relación entre el alargamiento del perno y la fuerza axial a fines de la década de 1940. El ángulo de rotación durante el apriete del perno es aproximadamente proporcional a la suma del alargamiento del perno y la holgura de las partes apretadas, por lo que se puede adoptar el método para alcanzar la fuerza de apriete predeterminada de acuerdo con el ángulo de rotación especificado. Primero, apriete el perno al par inicial, es decir, estire el perno hasta el límite elástico y luego gírelo en cierto ángulo para estirar el perno hasta el área de plástico.
La esencia del método de apriete del ángulo de rotación es controlar el alargamiento del perno. En el rango elástico, la precarga axial es proporcional al alargamiento. El control del alargamiento es para controlar la fuerza axial. Después de que comienza la deformación plástica del perno, aunque las dos ya no son proporcionales, las propiedades mecánicas del perno bajo tensión muestran que la precarga axial se puede estabilizar cerca de la carga de fluencia siempre que se mantenga dentro de un cierto rango.
Por lo tanto, el par final de dos pernos con diferentes coeficientes de fricción después de apretarlos con el mismo método de apriete es muy diferente, pero la fuerza de preapriete no es diferente debido a la misma fuerza y tamaño del perno. En comparación con el método de apriete de torsión, no solo completa el control de apriete con alta precisión, sino que también mejora por completo la tasa de utilización de los materiales.
3. Método de ajuste del límite elástico
El objetivo teórico del método de apriete del punto de fluencia es apretar el perno justo más allá del punto límite de fluencia. Cuando utilice el ajuste de límite elástico, primero apriete el perno a un par de arranque especificado. A partir de este momento, el equipo monitoriza el cambio del valor de la pendiente de la curva de apriete. Si la pendiente disminuye por encima del valor establecido, se considera que el perno se ha estirado hasta el límite elástico y la herramienta deja de funcionar. La mayor ventaja del método de ajuste del punto de fluencia es que todos los pernos con diferentes coeficientes de fricción se aprietan hasta su punto de fluencia, lo que maximiza el potencial de resistencia de las piezas roscadas. Sin embargo, es sensible a los factores de interferencia y tiene altos requisitos para el rendimiento y el diseño estructural de los pernos, lo que es difícil de controlar. Por lo tanto, las herramientas de apriete son muy caras.
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