Soluciones de proceso de apriete de pernos

En la actualidad, la mayoría de las industriastornilloLas operaciones de apriete requieren un control preciso de la fuerza, es decir, el proceso de control del par. Este proceso completa la fijación estableciendo un valor de par fijo o adoptando el modo de control dual de "par + ángulo", para obtener una fuerza de sujeción axial estable y calificada y garantizar la precisión del ensamblaje y la confiabilidad operativa a largo plazo de las conexiones roscadas.

El apriete de pernos es un proceso de acoplamiento mecánico complejo. La calidad del apriete se ve afectada principalmente por cuatro factores fundamentales: valor de par, precarga axial, coeficiente de fricción de la superficie de contacto y dureza del material. Sólo controlando exhaustivamente los parámetros anteriores se pueden lograr resultados de apriete de pernos seguros, estables y calificados. Las llaves dinamométricas tradicionales pueden cumplir con los requisitos de control de torsión de las condiciones de trabajo convencionales y adaptarse a los estándares de montaje ordinarios. Sin embargo, para conexiones roscadas clave que requieren alta precisión y alta seguridad, las llaves dinamométricas manuales por sí solas no pueden cumplir los requisitos.

Las desviaciones en la precisión del control del par se deben principalmente a dos aspectos: la fricción de engrane entre los pares de roscas y la fricción de contacto entre la cabeza del perno y la superficie de la pieza de trabajo. La pérdida por fricción durante el apriete real es extremadamente alta. En condiciones normales de trabajo, sólo alrededor del 10% del par de entrada se puede convertir efectivamente en la precarga de sujeción efectiva del perno, mientras que el resto se consume completamente por la fricción de la cara del extremo y la fricción de la rosca. Esto fácilmente causa un problema de falso apriete donde el par alcanza el estándar pero la precarga es insuficiente.

Para mejorar la precisión de apriete del ensamblaje de alta gama, la tecnología de apriete controlado por ángulo se adopta ampliamente en la industria, especialmente en la industria de fabricación de automóviles altamente estandarizada y orientada a la precisión, que maximiza el rendimiento de apriete de los pernos. El ángulo de apriete se refiere a la diferencia del ángulo de rotación del perno desde el estado de montaje inicial con la pieza de trabajo hasta el estándar de sujeción preestablecido.

El ángulo de apriete requerido varía significativamente con la dureza del material de los sujetadores y las piezas conectadas. Los materiales de alta dureza, como el acero al carbono, presentan una gran rigidez y una pequeña deformación, por lo que requieren un ángulo de apriete menor. Los materiales de baja dureza, como la madera y los perfiles blandos, tienen una gran deformación por compresión y una alta pérdida por fricción, lo que requiere un ángulo de apriete mayor con una fuerza de sujeción efectiva final relativamente menor.

El proceso de control dual de ángulo de torsión primero aprieta el perno al par inicial preestablecido mediante el control de par para eliminar los espacios entre las piezas de trabajo y completar el ajuste preliminar. Luego se finaliza el apriete final bajo el control dual de circuito cerrado de torque y ángulo de rotación hasta que se alcanzan los valores de torque y ángulo preestablecidos. Este proceso previene eficazmente latornillodesde un estiramiento excesivo hasta el rango de deformación plástica, evita fallas por fatiga y posibles riesgos de seguridad causados ​​por tensiones que exceden el límite elástico, reduce significativamente la atenuación de la precarga y garantiza la estabilidad a largo plazo de las estructuras de conexión.

Nota especial: Los pernos apretados mediante el proceso de control de ángulo han producido una microdeformación plástica interna y está estrictamente prohibido su reutilización secundaria.

Los procesos actuales de apriete de pernos convencionales se dividen en dos categorías: apriete en rango elástico y apriete en rango plástico. El método de apriete por torsión pertenece al apriete elástico, mientras que el método de apriete en ángulo y el método de apriete por límite elástico pertenecen al apriete plástico.

1. Método de apriete por torsión

El principio básico del método de apriete por torsión es que, en condiciones de trabajo estables y una calidad constante de las piezas, el par de entrada tiene una relación lineal correspondiente con la precarga axial del perno. La precarga de sujeción de las piezas conectadas se controla indirectamente mediante el ajuste de un par de apriete fijo. Con un funcionamiento sencillo y un efecto intuitivo, este proceso es el método de fijación básico más utilizado en la actualidad.

En términos de relación de pérdida mecánica, aproximadamente el 50% del torque se consume por la fricción de la cara del extremo de la cabeza del perno, el 40% por la fricción del par de roscas y solo el 10% se convierte efectivamente en precarga axial. Afectado por las fluctuaciones en el coeficiente de fricción, la planitud de la pieza de trabajo, la precisión de la rosca y factores ambientales, el método de control de par único presenta una baja precisión en el control de precarga.

Además, existe un riesgo de montaje oculto común en la industria: aunque el valor de par mostrado alcanza el estándar durante el apriete, la cabeza del perno no está completamente unida a la pieza de trabajo y quedan pequeños espacios invisibles en la superficie de contacto. En este caso, la lectura del par está calificada, pero la precarga real es extremadamente baja o incluso nula, lo que fácilmente provoca conexiones flojas y fallas en el equipo. Las llaves dinamométricas de alta precisión pueden evitar eficazmente estos problemas, controlar con precisión la salida de par y garantizar la calidad básica del ensamblaje.

2. Método de ajuste en ángulo

Para resolver el defecto de baja precisión del método de apriete con par único, el proceso de apriete en ángulo se ha popularizado gradualmente en la industria. Su principio es que el ángulo de rotación de apriete del perno está correlacionado positivamente con la suma del alargamiento del perno y la deformación por compresión de la pieza de trabajo. La precarga axial se puede controlar de forma estable ajustando con precisión el ángulo de rotación.

El procedimiento de construcción es el siguiente: en primer lugar, apriete el perno al par de arranque estándar para acercar el perno al estado límite elástico; luego gírelo en un ángulo fijo para estirar el perno moderadamente dentro del rango de plástico para la fijación final. La esencia del método de apriete en ángulo es bloquear la precarga axial controlando el alargamiento del perno. En el rango elástico, el alargamiento es proporcional a la precarga. Después de entrar en el rango plástico, aunque la relación lineal desaparece, la precarga axial del perno puede permanecer estable cerca de la carga elástica dentro de un rango razonable.

La mayor ventaja de este proceso es que elimina los errores causados ​​por diferencias de coeficientes de fricción. Para pernos con diferentes coeficientes de fricción pero especificaciones y resistencia consistentes, la precarga final es básicamente uniforme a pesar de los diferentes valores de par de apriete final. Mejora en gran medida la consistencia del ensamblaje y la utilización del material, lo que lo hace adecuado para escenarios de ensamblaje de alta precisión. Las llaves dinamométricas angulares de alta precisión se adaptan perfectamente a los requisitos del proceso y realizan un control dual preciso del par y el ángulo.

3. Método de ajuste del límite elástico

El objetivo teórico del método de apriete del límite elástico es apretar el perno con precisión hasta un estado que exceda ligeramente el límite elástico, para maximizar la utilización de la resistencia del material del perno. Durante el funcionamiento, primero se aprieta el perno al par de arranque especificado. El equipo monitorea el cambio de pendiente de la curva de apriete en tiempo real. Cuando la pendiente cae por debajo del umbral establecido, se considera que el perno ha alcanzado el límite elástico y la herramienta deja de funcionar inmediatamente.

Este proceso puede apretar pernos con diferentes coeficientes de fricción y bajo diferentes condiciones de trabajo hasta su estado elástico crítico, maximizando el potencial de resistencia estructural de los sujetadores y logrando una precisión de ensamblaje y estabilidad estructural óptimas. Sin embargo, tiene requisitos extremadamente altos en cuanto a estabilidad de las condiciones de trabajo, consistencia del material de los pernos y precisión del equipo, con un rendimiento antiinterferente bajo y un alto costo de soporte de equipos de apriete de alta gama.

Los productos de la serie de llaves dinamométricas de alta calidad pueden cumplir con estándares de procesos de alta precisión con un excelente rendimiento de costos, equilibrando la precisión de la construcción y el costo de adquisición.