¿El tratamiento de la superficie afecta las características de apriete de los pernos?

¿El tratamiento de la superficie afecta las características de apriete de pernos? Sí. Para reducir el error de dispersión del coeficiente de torsión del perno y mejorar la resistencia a la corrosión, los sujetadores generalmente se someten a un tratamiento superficial. Sin embargo, los diferentes tratamientos superficiales tienen un impacto significativo en el coeficiente de fricción de los sujetadores roscados, lo que en última instancia afecta las características de apriete de los pernos. Combinando conocimientos relevantes sobre sujetadores, a continuación se analiza el impacto del tratamiento de la superficie en las características de apriete de los pernos.

I. Análisis teórico del impacto del coeficiente de fricción en el coeficiente de torsión del perno

1. Par de apriete de la conexión por perno

1.1 Fricción en pares helicoidales de pernos triangulares

La fricción en pares móviles se puede dividir en fricción plana, fricción en plano inclinado y fricción en ranura según la forma de la superficie de contacto. Para simplificar el cálculo de la fuerza de fricción en pares móviles, independientemente de la forma geométrica de los dos elementos del par cinemático del par móvil, el contacto de los dos componentes con diferentes formas geométricas se puede considerar como un par móvil en contacto a lo largo de un solo plano (como se muestra en la Figura 1), y la fórmula de cálculo de su fuerza de fricción se puede expresar uniformemente como Fórmula (1):

Fricción de ranura: el par giratorio de rosca triangular puede aproximar el movimiento de la tuerca sobre el tornillo como el movimiento de un control deslizante en forma de cuña sobre una superficie de ranura inclinada, es decir, una combinación de fricción de ranura y fricción de plano inclinado. En este momento, el ángulo de la ranura es igual a 90 grados (como se muestra en la Figura 2).

1.2 Par de apriete de los pernos

El par total requerido durante el proceso de apriete del perno consta de dos partes: el par de apriete para superar la fricción del par de roscas y el par de fricción entre la cabeza del perno o tuerca y la superficie de soporte.

2. Coeficiente de torsión de la conexión por perno

El par total del perno se divide en tres partes, a saber, consumo de fricción en la superficie de soporte del perno, consumo de fricción de la rosca y consumo de precarga (como se muestra en la Figura 3).

Se puede ver en la Tabla 1 que durante el proceso de apriete, la energía consumida por la fricción en la superficie de soporte del perno representa aproximadamente el 50%, el consumo de fricción de la rosca representa aproximadamente el 40% y el consumo de trabajo de precarga representa aproximadamente el 10%. Bajo el mismo par de apriete, cuando el coeficiente de fricción cambia en 0,05, el rango de variación de la precarga llega al 43,1%. Es decir, si hay ligeras diferencias en el tratamiento superficial de los pernos, suponiendo que el coeficiente de fricción aumente en 0,05, la precarga axial es solo el 57% de la original, lo que traerá importantes riesgos potenciales de seguridad para la confiabilidad de las conexiones de los pernos. Por lo tanto, se debe prestar total atención a la investigación sobre el coeficiente de fricción de los pares de hilos.

II. Análisis del impacto del tratamiento superficial en el coeficiente de par

A través del sistema de análisis de sujeción de pernos multifuncional, se puede medir la fuerza de sujeción, el torque total y el torque en el par de roscas durante el proceso de apriete del perno, lo que puede reflejar con precisión y en tiempo real la relación entre la fuerza de sujeción y el torque, y al mismo tiempo medir el coeficiente de fricción delhilo de perno y la superficie de soporte de la cabeza del perno. El análisis de los datos muestra que el espesor de la capa galvanizada tiene poco impacto en el coeficiente de fricción de la cabeza del perno, pero tiene un impacto significativo en el coeficiente de fricción de la rosca, que en última instancia también tiene un impacto significativo en el coeficiente de torsión.

III. Impacto del tratamiento superficial en la resistencia permitida de los pernos

Los sujetadores roscados están sujetos a un esfuerzo combinado de torsión y tensión durante el apriete. Según la tercera teoría de la resistencia, la tensión equivalente permitida de los sujetadores roscados se puede obtener mediante la Fórmula (9):

Cuando se aprietan tornillos, el par total se divide en tres partes: consumo de fricción en la superficie de soporte del perno, consumo de fricción de la rosca y consumo de precarga. Entre ellos, el consumo de fricción en la superficie de soporte del perno y el consumo de fricción de la rosca harán que la parte de la varilla del sujetador roscado soporte un esfuerzo cortante de torsión, y el consumo de precarga hará que la parte de la varilla del sujetador roscado genere una tensión de tracción real. La tensión de tracción equivalente que puede soportar el perno es fija y no debe exceder el límite elástico del perno. Por lo tanto, reducir el esfuerzo cortante torsional soportado por la parte de varilla delsujetador roscadoPuede aumentar la tensión de tracción generada por la precarga real, es decir, al reducir el consumo de fricción en la superficie de soporte del perno y el consumo de fricción de la rosca, el par se convierte en precarga tanto como sea posible.

El análisis del coeficiente de fricción muestra que los pernos con un coeficiente de fricción pequeño pueden obtener una precarga axial mayor aplicando un par pequeño, lo cual es de gran importancia para ahorrar consumo de energía y mejorar la eficiencia del servicio de los pernos.

IV. Factores que afectan las características de apriete de pernos

(1) El análisis muestra que el coeficiente de fricción tiene un impacto significativo en la distribución de energía en el consumo de fricción de la superficie de soporte del perno, el consumo de fricción de la rosca y el consumo de trabajo de precarga durante el proceso de apriete. Un pequeño cambio en el coeficiente de fricción provocará una gran fluctuación en la precarga.

(2) A través de análisis experimentales sobre la relación entre diferentes tratamientos superficiales y el coeficiente de fricción de elementos de fijación roscados, así como la precarga de torque, se obtienen las reglas de influencia del espesor de la capa galvanizada y los diferentes tratamientos de cromato sobre el coeficiente de fricción y el coeficiente de torque: cuanto mayor es el espesor del recubrimiento, mayor es el coeficiente de fricción; El coeficiente de fricción de los pernos tratados con cromato C2C es mucho mayor que el de los pernos tratados con cromato C2D.

(3) En comparación con los pernos tratados con cromato C2C, el uso de pernos tratados con cromato C2D puede reducir el consumo de fricción del torque en la superficie de soporte del perno y la rosca, y obtener una precarga axial mayor, lo cual es de gran importancia para ahorrar consumo de energía y mejorar la eficiencia del servicio de los pernos.