Heeft oppervlaktebehandeling invloed op de aanhaaleigenschappen van?bouten? Ja. Om de spreidingsfout van de boutkoppelcoëfficiënt te verminderen en de corrosieweerstand te verbeteren, worden bevestigingsmiddelen meestal onderworpen aan een oppervlaktebehandeling. Verschillende oppervlaktebehandelingen hebben echter een aanzienlijke invloed op de wrijvingscoëfficiënt van bevestigingsmiddelen met schroefdraad, wat uiteindelijk de aanhaaleigenschappen van bouten beïnvloedt. Door relevante kennis over bevestigingsmiddelen te combineren, wordt in het volgende de impact van oppervlaktebehandeling op de aanhaaleigenschappen van bouten geanalyseerd.
I. Theoretische analyse van de impact van de wrijvingscoëfficiënt op de koppelcoëfficiënt van de bout
1. Aanhaalmoment van boutverbinding
1.1 Wrijving in spiraalvormige driehoekige boutparen
Wrijving in bewegende paren kan worden onderverdeeld in vlakke wrijving, hellende vlakwrijving en groefwrijving, afhankelijk van de vorm van het contactoppervlak. Om de berekening van de wrijvingskracht in bewegende paren te vereenvoudigen, ongeacht de geometrische vorm van de twee kinematische paarelementen van het bewegende paar, kan het contact van de twee componenten met verschillende geometrische vormen worden beschouwd als een bewegend paar dat in contact is langs een enkel vlak (zoals weergegeven in figuur 1), en de berekeningsformule van de wrijvingskracht ervan kan uniform worden uitgedrukt als formule (1):
Groefwrijving: het driehoekige roterende draadpaar kan de beweging van de moer op de schroef benaderen als de beweging van een wig-vormige schuif op een hellend groefoppervlak, dat wil zeggen een combinatie van groefwrijving en hellende vlakwrijving. Op dit moment is de groefhoek gelijk aan 90 graden - (zoals weergegeven in figuur 2).
1.2 Aanhaalmoment van bouten
Het totale koppel dat nodig is tijdens het aanhaalproces van de bout bestaat uit twee delen: het aanhaalmoment om de wrijving van het schroefdraadpaar te overwinnen, en het wrijvingskoppel tussen de boutkop of moer en het steunoppervlak.
2. Koppelcoëfficiënt van boutverbinding
Het totale boutkoppel is verdeeld in drie delen, namelijk het wrijvingsverbruik op het steunoppervlak van de bout, het wrijvingsverbruik van de schroefdraad en het verbruik van de voorspanning (zoals weergegeven in Figuur 3).
Uit Tabel 1 blijkt dat tijdens het aandraaiproces de energie die wordt verbruikt door wrijving op het steunoppervlak van de bout ongeveer 50% bedraagt, het verbruik van draadwrijving ongeveer 40% en het verbruik van voorbelastingsarbeid ongeveer 10%. Bij hetzelfde aanhaalmoment, wanneer de wrijvingscoëfficiënt met 0,05 verandert, is het variatiebereik van de voorspanning maar liefst 43,1%. Dat wil zeggen dat als er kleine verschillen zijn in de oppervlaktebehandeling van bouten, ervan uitgaande dat de wrijvingscoëfficiënt met 0,05 toeneemt, de axiale voorspanning slechts 57% van de oorspronkelijke is, wat grote potentiële veiligheidsrisico's met zich meebrengt voor de betrouwbaarheid van boutverbindingen. Daarom moet de volledige aandacht worden besteed aan het onderzoek naar de wrijvingscoëfficiënt van draadparen.
II. Analyse van de impact van oppervlaktebehandeling op de koppelcoëfficiënt
Via het multifunctionele-analysesysteem voor de boutbevestiging kunnen de klemkracht, het totale koppel en het koppel op het schroefdraadpaar tijdens het aanhaalproces van de bout worden gemeten, wat nauwkeurig en in realtime de relatie tussen klemkracht en koppel kan weerspiegelen, en tegelijkertijd de wrijvingscoëfficiënt van de bout kan metenbout draaden het steunvlak van de boutkop. Uit data-analyse blijkt dat de dikte van de verzinkte laag weinig invloed heeft op de wrijvingscoëfficiënt van de boutkop, maar wel een significante invloed heeft op de draadwrijvingscoëfficiënt, wat uiteindelijk ook een significante invloed heeft op de koppelcoëfficiënt.
III. Impact van oppervlaktebehandeling op de toegestane sterkte van bouten
Bevestigingen met schroefdraad worden tijdens het vastdraaien onderworpen aan een gecombineerde torsie-spanning. Volgens de derde sterktetheorie kan de toelaatbare equivalente spanning van bevestigingsmiddelen met schroefdraad worden verkregen met formule (9):
Wanneer bevestigingsmiddelen met schroefdraad worden vastgedraaid, wordt het totale koppel in drie delen verdeeld: het wrijvingsverbruik op het steunoppervlak van de bout, het wrijvingsverbruik van de schroefdraad en het verbruik van de voorspanning. Onder hen zullen het wrijvingsverbruik op het steunoppervlak van de bout en het draadwrijvingsverbruik ervoor zorgen dat het staafgedeelte van het van schroefdraad voorziene bevestigingsmiddel torsieschuifspanning draagt, en het voorbelastingsverbruik zal ervoor zorgen dat het staafgedeelte van het van schroefdraad voorziene bevestigingsmiddel daadwerkelijke trekspanning genereert. De equivalente trekspanning die de bout kan dragen, staat vast en mag de vloeispanning van de bout niet overschrijden. Daarom wordt de torsieschuifspanning verminderd die wordt gedragen door het staafgedeelte van deschroefdraadbevestigingkan de trekspanning die wordt gegenereerd door de werkelijke voorspanning verhogen, dat wil zeggen, door het wrijvingsverbruik op het boutsteunoppervlak en het draadwrijvingsverbruik te verminderen, wordt het koppel zoveel mogelijk omgezet in voorspanning.
Analyse van de wrijvingscoëfficiënt laat zien dat bouten met een kleine wrijvingscoëfficiënt een grotere axiale voorspanning kunnen verkrijgen door een klein koppel uit te oefenen, wat van groot belang is voor het besparen van energieverbruik en het verbeteren van de service-efficiëntie van bouten.
IV. Factoren die de kenmerken van het aanhalen van bouten beïnvloeden
(1) Analyse toont aan dat de wrijvingscoëfficiënt een aanzienlijke invloed heeft op de verdeling van energie in het wrijvingsverbruik van het boutsteunoppervlak, het wrijvingsverbruik van de schroefdraad en het verbruik van voorbelasting tijdens het aandraaiproces. Een kleine verandering in de wrijvingscoëfficiënt zal een grote fluctuatie in de voorspanning veroorzaken.
(2) Via experimentele analyse van de relatie tussen verschillende oppervlaktebehandelingen en de wrijvingscoëfficiënt van bevestigingsmiddelen met schroefdraad, evenals de torsie-voorspanning, worden de invloedsregels van de gegalvaniseerde laagdikte en verschillende chromaatbehandelingen op de wrijvingscoëfficiënt en torsiecoëfficiënt verkregen: hoe groter de coatingdikte, hoe hoger de wrijvingscoëfficiënt; de wrijvingscoëfficiënt van bouten behandeld met C2C-chromaat is veel groter dan die van bouten behandeld met C2D-chromaat.
(3) Vergeleken met bouten die zijn behandeld met C2C-chromaat, kan het gebruik van bouten die zijn behandeld met C2D-chromaat het wrijvingsverbruik van het koppel op het steunoppervlak en de schroefdraad van de bout verminderen en een grotere axiale voorspanning verkrijgen, wat van groot belang is voor het besparen van energieverbruik en het verbeteren van de service-efficiëntie van bouten.
