Påverkar ytbehandlingen åtdragningsegenskaperna hosbultar? Ja. För att minska spridningsfelet för bultens vridmomentkoefficient och förbättra korrosionsbeständigheten, utsätts fästelement vanligtvis för ytbehandling. Olika ytbehandlingar har dock en betydande inverkan på friktionskoefficienten för gängade fästelement, vilket i slutändan påverkar bultarnas åtdragningsegenskaper. Genom att kombinera relevant kunskap om fästelement analyserar följande effekten av ytbehandling på bultåtdragningsegenskaper.
I. Teoretisk analys av inverkan av friktionskoefficient på bultmomentkoefficient
1. Åtdragningsmoment för bultanslutningen
1.1 Friktion i triangulära bultformade par
Friktion i rörliga par kan delas in i planfriktion, lutande planfriktion och spårfriktion enligt kontaktytans form. För att förenkla beräkningen av friktionskraft i rörliga par, oberoende av den geometriska formen av de två kinematiska parelementen i det rörliga paret, kan kontakten mellan de två komponenterna med olika geometriska former betraktas som ett rörligt par i kontakt längs ett enda plan (som visas i figur 1), och beräkningsformeln för dess friktionskraft kan uttryckas enhetligt som formel (1):
Spårfriktion: Det triangulära gängroterande paret kan approximera rörelsen av muttern på skruven som rörelsen av en kilformad-reglage på en lutande spåryta, det vill säga en kombination av spårfriktion och lutande planfriktion. Vid denna tidpunkt är spårvinkeln lika med 90 grader - (som visas i figur 2).
1.2 Åtdragningsmoment för bultar
Det totala vridmomentet som krävs under bultdragningsprocessen består av två delar: åtdragningsmomentet för att övervinna friktionen i gängparet, och friktionsmomentet mellan bulthuvudet eller muttern och stödytan.
2. Vridmomentskoefficient för bultanslutningen
Det totala bultmomentet är uppdelat i tre delar, nämligen friktionsförbrukning på bultstödytan, gängfriktionsförbrukning och förspänningsförbrukning (som visas i figur 3).
Det framgår av tabell 1 att under åtdragningsprocessen står energin som förbrukas av friktionen på bultens stödyta för ca 50 %, gängfriktionsförbrukningen för ca 40 % och förspänningsförbrukningen för ca 10 %. Under samma åtdragningsmoment, när friktionskoefficienten ändras med 0,05, är variationsområdet för förspänningen så högt som 43,1 %. Det vill säga, om det finns små skillnader i ytbehandlingen av bultar, förutsatt att friktionskoefficienten ökar med 0,05, är den axiella förspänningen endast 57% av originalet, vilket kommer att medföra stora potentiella säkerhetsrisker för tillförlitligheten av bultanslutningar. Därför måste full uppmärksamhet ägnas forskningen om friktionskoefficienten för gängpar.
II. Analys av ytbehandlingens inverkan på vridmomentkoefficienten
Genom det multi-funktionella bultfästningsanalyssystemet kan klämkraften, det totala vridmomentet och vridmomentet på gängparet under bultåtdragningsprocessen mätas, vilket kan exakt och i realtid återspegla förhållandet mellan klämkraft och vridmoment, och samtidigt mäta friktionskoefficienten förbultgängaoch bulthuvudets stödyta. Dataanalys visar att tjockleken på det galvaniserade lagret har liten inverkan på bulthuvudets friktionskoefficient, men har en betydande inverkan på gängfriktionskoefficienten, vilket i slutändan också har en betydande inverkan på vridmomentkoefficienten.
III. Ytbehandlingens inverkan på tillåten hållfasthet hos bultar
Gängade fästelement utsätts för kombinerad torsions-spänningsspänning under åtdragning. Enligt den tredje hållfasthetsteorin kan den tillåtna ekvivalenta spänningen för gängade fästelement erhållas med formel (9):
När gängade fästelement dras åt delas det totala vridmomentet upp i tre delar: friktionsförbrukning på bultstödytan, gängfriktionsförbrukning och förspänningsförbrukning. Bland dem kommer friktionsförbrukningen på bultens stödyta och gängfriktionsförbrukningen att få stångdelen av det gängade fästelementet att bära vridningsskjuvspänning, och förspänningsförbrukningen kommer att göra att stångdelen av det gängade fästelementet genererar faktisk dragspänning. Den ekvivalenta dragspänningen som bulten tål är fixerad och får inte överstiga bultens sträckgräns. Därför minskar vridskjuvspänningen som bärs av stavdelen av stavengängad fästekan öka dragspänningen som genereras av den faktiska förspänningen, det vill säga genom att minska friktionsförbrukningen på bultstödytan och gängfriktionsförbrukningen, omvandlas vridmomentet till förspänning så mycket som möjligt.
Friktionskoefficientanalys visar att bultar med liten friktionskoefficient kan få en större axiell förspänning genom att applicera ett litet vridmoment, vilket är av stor betydelse för att spara energiförbrukning och förbättra bultarnas serviceeffektivitet.
IV. Faktorer som påverkar bultåtdragningsegenskaperna
(1) Analys visar att friktionskoefficienten har en betydande inverkan på fördelningen av energi i friktionsförbrukningen av bultstödytan, gängfriktionsförbrukning och förspänningsarbetsförbrukning under åtdragningsprocessen. En liten förändring av friktionskoefficienten kommer att orsaka en stor fluktuation i förspänningen.
(2) Genom experimentell analys av förhållandet mellan olika ytbehandlingar och friktionskoefficienten för gängade fästelement, samt vridmoment-förspänning, erhålls påverkansreglerna för galvaniserat lagertjocklek och olika kromatbehandlingar på friktionskoefficienten och vridmomentkoefficienten: ju större beläggningstjocklek, desto högre friktionskoefficient; friktionskoefficienten för bultar behandlade med C2C-kromat är mycket större än för bultar behandlade med C2D-kromat.
(3) Jämfört med bultar behandlade med C2C-kromat kan användning av bultar behandlade med C2D-kromat minska friktionsförbrukningen av vridmoment på bultstödytan och gängan, och få en större axiell förspänning, vilket är av stor betydelse för att spara energiförbrukning och förbättra bultarnas serviceeffektivitet.
