Control de par de pernos

Este documento cubre los requisitos de diseño y proceso para el torque de los pernos, los métodos comunes de apriete de los pernos, las herramientas de apriete estándar y los procedimientos de inspección del torque.

La conexión atornillada es el método de montaje fundamental en la fabricación de maquinaria y se adopta ampliamente en la producción industrial. También es una de las formas de unión más críticas para los motores. La calidad de las uniones atornilladas determina directamente la potencia del motor, la seguridad operativa y el rendimiento de sellado de todas las posiciones conectadas.

Controlar el par de apriete es el método más fiable, preciso y eficiente para garantizar conexiones atornilladas estables.

1. Requisitos de diseño y proceso para el torque de los pernos

1.1 Requisitos de par de apriete para pernos estándar generales 1.2 Requisitos de par de apriete para tapones de rosca de tubería estándar 1.3 Requisitos de grado de tolerancia para pernos estándar generales

Las letras mayúsculas a la izquierda corresponden a los valores de torsión marcados en la esquina superior izquierda de los indicadores de instalación, que representan la torsión nominal del perno. Las letras minúsculas a la derecha indican el grado de tolerancia de torsión del perno.

2. Métodos comunes de apriete de pernos y control de torsión

Se encuentran disponibles múltiples técnicas de ajuste. Las opciones ampliamente adoptadas incluyen el método de torsión (T), el método de torsión-ángulo (TA), el método de control del límite elástico (Y1/Y2) y el método de alargamiento de pernos.

3. Selección de herramientas de apriete para el montaje.

Para lograr un apriete sin errores, se deben seleccionar herramientas que cumplan con los requisitos de torque de diseño de acuerdo con las características estructurales del producto y los procesos de ensamblaje. Las herramientas se dividen en dos categorías según el modo de funcionamiento: portátiles y estacionarias.

3.1 Destornilladores de mano

Los destornilladores de mano incluyen varios tipos con limitación de par mecánico. Para los modelos básicos, el par de apriete está restringido por la potencia del motor y la fuerza del impacto. Las configuraciones de alta gama están equipadas con embragues con control de par, que ofrecen una precisión de hasta ±3 % (según la desviación estándar).

3.2 Destornilladores estacionarios

Para el funcionamiento estacionario se pueden fijar tanto atornilladores neumáticos con embrague de ajuste dinamométrico de alta precisión como atornilladores servoeléctricos. Se pueden instalar sensores de medición de par y ángulo para recopilar datos de medición. Los destornilladores neumáticos adoptan un ajuste de torsión mecánico; su sistema de medición sirve para el monitoreo en lugar de para el control de circuito cerrado. Los destornilladores eléctricos servocontrolados utilizan señales de medición para regular directamente el proceso de apriete, ajustando el movimiento de acuerdo con los valores reales medidos para alcanzar el objetivo establecido. Los datos de medición se retroalimentan al circuito de control para sincronizar los resultados del ensamblaje, lo que permite una precisión mejor que ±1 % (basada en la desviación estándar).

La alta precisión de apriete impone límites estrictos a la velocidad de rotación. Normalmente se programa una velocidad de rotación extremadamente baja para garantizar resultados de fijación de alta precisión.

3.3 Herramientas eléctricas de sujeción por torsión controladas por vectores

Un sistema completo de llave dinamométrica eléctrica consta de: una llave dinamométrica eléctrica, una caja de control DL, cables de conexión, monitor del interruptor de funcionamiento, dispositivo de apriete auxiliar (con sensor de posicionamiento de la pieza de trabajo y dispositivo de salida de señal), anillos de elevación personalizados y casquillos especiales suministrados con el juego de herramientas.

Precisión de la herramienta: ±5%. El sistema cuenta con funciones de alarma y recordatorio de falta de apriete. El dispositivo se desbloquea sólo cuando todospernoscumpla con las especificaciones de torsión y todas las posiciones de los pernos estén completamente ajustadas. Si los operadores abren a la fuerza el dispositivo para retirar piezas de trabajo durante la operación, el sistema activa una alarma y bloquea la llave. La herramienta admite control de torsión, monitoreo del ángulo de rotación total y monitoreo del ángulo de rotación de seguimiento durante el apriete en un solo paso. La velocidad de rotación se puede programar libremente según las necesidades reales.

Otras funciones integradas incluyen recuento de lotes con conexión de accesorios para evitar la instalación de pernos faltantes, detección de roscas incorrectas, detección de sobrecarga de impacto, visualización de torque en tiempo real, autodiagnóstico de herramientas, alertas de fallas y avisos de mantenimiento. Si el par de apriete no cumple con los estándares, la herramienta se bloquea automáticamente para la resolución manual de problemas y evitar que los productos defectuosos fluyan a estaciones posteriores. Se encuentra disponible una completa retroalimentación del torque: la caja de control muestra el torque de apriete real, mientras que la llave tiene luces indicadoras (verde para calificado, amarillo/rojo para no calificado). El monitor de estado también proporciona indicaciones luminosas visuales.

3.4 Husillos de apriete estacionarios basados ​​en sensores

Los husillos de apriete CNC servo eléctricos estacionarios con sensores incorporados admiten procesos de apriete de tornillos totalmente programables. Dentro del rango de rendimiento del husillo, el par, la velocidad de rotación, el tiempo de permanencia y la dirección de rotación se pueden configurar y ajustar libremente para adaptarse a diversos procesos de apriete para una instalación precisa de los sujetadores.

Las funciones de monitoreo integrales y de alta precisión maximizan la confiabilidad del ensamblaje. El motor sin escobillas reduce los costos operativos y extiende la vida útil mientras mantiene una salida de potencia estable y un par máximo, lo que hace que estos husillos sean ideales para la fijación automática CNC. Los sensores de torsión y ángulo incorporados permiten un control preciso de circuito cerrado y un registro completo en tiempo real de todos los parámetros de apriete críticos. Respaldados por la tecnología de servocontrol, estos husillos mantienen una precisión de torsión dentro de una desviación estándar inferior al ±1% durante millones de ciclos de apriete.

4. Cuatro métodos comunes de inspección de par estático

Método de torsión (T)

Método de par más ángulo (TA)

Método del punto de rendimiento (Y1/Y2)

Método de alargamiento de pernos

5. Decaimiento del torque (pérdida de precarga)

La esencia de la fijación roscada se basa en la fuerza de sujeción para sujetar los componentes acoplados entre sí. La caída del par se refiere a la caída gradual de la fuerza de sujeción después del ajuste, clasificada en relajación y autoaflojamiento.

Relajación

La fuerza de sujeción disminuye con el tiempo en relación con el valor de apriete inicial, sin movimiento de rotación de pernos o tuercas.

Autoaflojamiento

Una fuerza de sujeción reducida hace que los pernos o tuercas giren en la dirección de aflojamiento, lo que provoca una mayor pérdida de fuerza de sujeción. En casos extremos, los sujetadores pueden aflojarse por completo. Este fenómeno debe eliminarse en el caso de conexiones críticas para la seguridad.

Incrustación

Una tensión de contacto elevada induce deformación plástica en las superficies de contacto, lo que provoca una disminución de la fuerza de sujeción.

Conexiones de pernos múltiples: caída del torque dePernos en U

A continuación se enumeran dos causas principales y sus correspondientes soluciones:

Tanto las ballestas como los asientos de resorte cuentan con superficies de contacto curvadas, lo que crea pequeños espacios después del ajuste. Solución: Rediseñar las áreas de contacto entre las ballestas y los asientos de los resortes para convertirlas en superficies planas.

La deformación y fricción de la ballesta conducen a: (1) Reducción de la energía potencial elástica interna; (2) Disminución gradual de la fricción entre las laminaciones de resorte. Solución: Aplicar tratamiento de precompresión a las ballestas.

6. Conclusión

Los crecientes requisitos de calidad para las uniones roscadas exigen una selección adecuada y un uso estandarizado de las herramientas de apriete. El control efectivo del torque de los pernos determina directamente la confiabilidad, la seguridad y el rendimiento del sellado del producto para conjuntos roscados sellados. El cumplimiento estable de todos los indicadores de torque es esencial para una calidad constante del producto terminado.