Soluções de processo de aperto de parafusos

Atualmente, a maior parte da indústriaparafusoas operações de aperto requerem um controle preciso da força, ou seja, o processo de controle de torque. Este processo completa a fixação definindo um valor de torque fixo ou adotando o modo de controle duplo de "torque + ângulo", de modo a obter uma força de fixação axial estável e qualificada e garantir a precisão da montagem e a confiabilidade operacional a longo prazo das conexões roscadas.

O aperto dos parafusos é um processo complexo de acoplamento mecânico. A qualidade do aperto é afetada principalmente por quatro fatores principais: valor do torque, pré-carga axial, coeficiente de atrito da superfície de contato e dureza do material. Somente controlando de forma abrangente os parâmetros acima podem ser alcançados resultados de aperto de parafusos seguros, estáveis ​​e qualificados. As chaves dinamométricas tradicionais podem atender aos requisitos de controle de torque das condições de trabalho convencionais e se adaptar aos padrões de montagem comuns. No entanto, para conexões roscadas de chave que exigem alta precisão e alta segurança, as chaves dinamométricas manuais por si só não podem atender aos requisitos.

Os desvios na precisão do controle de torque vêm principalmente de dois aspectos: atrito de engrenamento entre pares de roscas e atrito de contato entre a cabeça do parafuso e a superfície da peça. A perda por atrito durante o aperto real é extremamente alta. Sob condições normais de trabalho, apenas cerca de 10% do torque de entrada pode ser efetivamente convertido na pré-carga de fixação efetiva do parafuso, enquanto o restante é completamente consumido pelo atrito da face final e do atrito da rosca. Isto causa facilmente um falso problema de aperto onde o torque atinge o padrão, mas a pré-carga é insuficiente.

Para melhorar a precisão do aperto da montagem de alta qualidade, a tecnologia de aperto com ângulo controlado é amplamente adotada na indústria, especialmente na indústria automobilística altamente padronizada e orientada para a precisão, o que maximiza o desempenho de aperto dos parafusos. O ângulo de aperto refere-se à diferença do ângulo de rotação do parafuso desde o estado de encaixe inicial com a peça de trabalho até o padrão de fixação predefinido.

O ângulo de aperto necessário varia significativamente com a dureza do material dos fixadores e das peças conectadas. Materiais de alta dureza como o aço carbono apresentam alta rigidez e pequena deformação, necessitando de menor ângulo de aperto. Materiais de baixa dureza, como madeira e perfis macios, apresentam grande deformação por compressão e alta perda por atrito, exigindo um ângulo de aperto maior com uma força de fixação efetiva final relativamente menor.

O processo de controle duplo de ângulo de torque primeiro aperta o parafuso ao torque inicial predefinido por meio do controle de torque para eliminar folgas na peça de trabalho e completar o ajuste preliminar. O aperto final é então concluído sob o controle duplo de torque e ângulo de rotação em malha fechada até que os valores predefinidos de torque e ângulo sejam alcançados. Este processo evita eficazmente aparafusodesde o estiramento excessivo até a faixa de deformação plástica, evita falhas por fadiga e riscos potenciais à segurança causados ​​por tensões que excedem o limite de rendimento, reduz significativamente a atenuação da pré-carga e garante a estabilidade a longo prazo das estruturas de conexão.

Nota especial: Os parafusos apertados pelo processo de controle de ângulo produziram micro deformação plástica internamente e são estritamente proibidos de reutilização secundária.

Os atuais processos convencionais de aperto de parafusos são divididos em duas categorias: aperto com faixa elástica e aperto com faixa plástica. O método de aperto por torque pertence ao aperto elástico, enquanto o método de aperto angular e o método de aperto por ponto de escoamento pertencem ao aperto plástico.

1. Método de aperto por torque

O princípio fundamental do método de aperto por torque é que, sob condições de trabalho estáveis ​​e qualidade consistente da peça, o torque de entrada tem uma relação linear correspondente com a pré-carga axial do parafuso. A pré-carga de fixação das peças conectadas é controlada indiretamente pela definição de um torque de aperto fixo. Com operação simples e efeito intuitivo, este processo é o método de fixação básico mais utilizado atualmente.

Em termos de taxa de perda mecânica, aproximadamente 50% do torque é consumido pelo atrito da face da cabeça do parafuso, 40% pelo atrito do par de roscas e apenas 10% é efetivamente convertido em pré-carga axial. Afetado por flutuações no coeficiente de atrito, planicidade da peça, precisão da rosca e fatores ambientais, o método de controle de torque único apresenta baixa precisão no controle de pré-carga.

Além disso, existe um perigo de montagem oculto comum na indústria: embora o valor de torque exibido atinja o padrão durante o aperto, a cabeça do parafuso não está completamente fixada à peça de trabalho, permanecendo pequenas lacunas invisíveis na superfície de contato. Neste caso, a leitura do torque é qualificada, mas a pré-carga real é extremamente baixa ou até mesmo zero, o que facilmente leva a conexões soltas e falhas no equipamento. Chaves de torque de alta precisão podem efetivamente evitar tais problemas, controlar com precisão a saída de torque e garantir a qualidade básica da montagem.

2. Método de aperto angular

Para resolver o defeito de baixa precisão do método de aperto com torque único, o processo de aperto angular foi gradualmente popularizado na indústria. Seu princípio é que o ângulo de rotação do aperto do parafuso está positivamente correlacionado com a soma do alongamento do parafuso e da deformação por compressão da peça. A pré-carga axial pode ser controlada de forma estável ajustando com precisão o ângulo de rotação.

O procedimento de construção é o seguinte: primeiro, aperte o parafuso com o torque inicial padrão para aproximar o parafuso do estado limite elástico; em seguida, gire-o em um ângulo fixo para esticar o parafuso moderadamente na faixa plástica para fixação final. A essência do método de aperto angular é bloquear a pré-carga axial controlando o alongamento do parafuso. Na faixa elástica, o alongamento é proporcional à pré-carga. Depois de entrar na faixa plástica, embora a relação linear desapareça, a pré-carga axial do parafuso pode permanecer estável perto da carga de escoamento dentro de uma faixa razoável.

A maior vantagem deste processo é que elimina erros causados ​​por diferenças de coeficiente de atrito. Para parafusos com diferentes coeficientes de atrito, mas com especificações e resistência consistentes, a pré-carga final é basicamente uniforme, apesar dos diferentes valores de torque de aperto final. Melhora muito a consistência da montagem e a utilização de materiais, tornando-o adequado para cenários de montagem de alta precisão. As chaves de torque angulares de alta precisão atendem perfeitamente aos requisitos do processo e realizam controle duplo preciso de torque e ângulo.

3. Método de aperto de ponto de rendimento

O objetivo teórico do método de aperto do ponto de escoamento é apertar o parafuso precisamente até o estado que excede o limite de escoamento, de modo a maximizar a utilização da resistência do material do parafuso. Durante a operação, o parafuso é primeiro apertado com o torque inicial especificado. O equipamento monitora a mudança de inclinação da curva de aperto em tempo real. Quando a inclinação cai abaixo do limite definido, considera-se que o parafuso atingiu o ponto de escoamento e a ferramenta interrompe a operação imediatamente.

Este processo pode apertar parafusos com diferentes coeficientes de atrito e sob diferentes condições de trabalho até seu estado crítico de escoamento, maximizando o potencial de resistência estrutural dos fixadores e alcançando precisão de montagem ideal e estabilidade estrutural. No entanto, possui requisitos extremamente elevados para estabilidade das condições de trabalho, consistência do material do parafuso e precisão do equipamento, com baixo desempenho anti-interferência e alto custo de suporte a equipamentos de aperto de alta qualidade.

Os produtos da série de chaves de torque de alta qualidade podem atender aos padrões de processo de alta precisão com excelente desempenho de custo, equilibrando a precisão da construção e o custo de aquisição.