Påvirker overfladebehandlingen opstramningsegenskaberne vedbolte? Ja. For at reducere spredningsfejlen af boltens drejningsmomentkoefficient og forbedre korrosionsbestandigheden udsættes fastgørelseselementer normalt for overfladebehandling. Forskellige overfladebehandlinger har dog en betydelig indflydelse på friktionskoefficienten for gevindbefæstelser, hvilket i sidste ende påvirker boltenes tilspændingsegenskaber. Ved at kombinere relevant viden om fastgørelseselementer analyserer det følgende virkningen af overfladebehandling på bolttilspændingskarakteristika.
I. Teoretisk analyse af virkningen af friktionskoefficient på boltmomentkoefficient
1. Boltforbindelsens tilspændingsmoment
1.1 Friktion i trekantede skrueformede par
Friktion i bevægelige par kan opdeles i planfriktion, skråplanfriktion og rillefriktion alt efter kontaktfladens form. For at forenkle beregningen af friktionskraft i bevægelige par, uanset den geometriske form af de to kinematiske parelementer i det bevægelige par, kan kontakten mellem de to komponenter med forskellige geometriske former betragtes som et bevægeligt par i kontakt langs et enkelt plan (som vist i figur 1), og beregningsformlen for dets friktionskraft kan udtrykkes ensartet som formel (1):
Rillefriktion: Det trekantede gevindroterende par kan tilnærme bevægelsen af møtrikken på skruen som bevægelsen af en kile-formet glider på en skrå rilleoverflade, det vil sige en kombination af rillefriktion og skråplanfriktion. På dette tidspunkt er rillevinklen lig med 90 grader - (som vist i figur 2).
1.2 Boltenes tilspændingsmoment
Det samlede drejningsmoment, der kræves under bolttilspændingsprocessen, består af to dele: tilspændingsmomentet for at overvinde friktionen i gevindparret, og friktionsmomentet mellem bolthovedet eller møtrikken og støttefladen.
2. Momentkoefficient for boltforbindelse
Det samlede boltmoment er opdelt i tre dele, nemlig friktionsforbrug på boltstøttefladen, gevindfriktionsforbrug og forspændingsforbrug (som vist i figur 3).
Det kan ses af tabel 1, at under tilspændingsprocessen udgør den energi, der forbruges af friktion på boltstøttefladen omkring 50 %, gevindfriktionsforbruget udgør omkring 40 %, og forspændingsforbruget udgør omkring 10 %. Under det samme tilspændingsmoment, når friktionskoefficienten ændres med 0,05, er variationsområdet for forspænding så højt som 43,1%. Det vil sige, at hvis der er små forskelle i overfladebehandlingen af bolte, forudsat at friktionskoefficienten stiger med 0,05, er den aksiale forspænding kun 57% af den oprindelige, hvilket vil medføre store potentielle sikkerhedsrisici for boltforbindelsernes pålidelighed. Derfor skal der lægges fuld opmærksomhed på forskningen i friktionskoefficienten for gevindpar.
II. Analyse af overfladebehandlingens indvirkning på momentkoefficienten
Gennem det multi-funktionelle boltfastgørelsesanalysesystem kan spændekraften, det samlede drejningsmoment og drejningsmomentet på gevindparret under bolttilspændingsprocessen måles, hvilket nøjagtigt og i realtid kan afspejle forholdet mellem spændekraft og drejningsmoment, og samtidig måle friktionskoefficienten forbolt gevindog bolthovedets støtteflade. Dataanalyse viser, at tykkelsen af det galvaniserede lag har ringe indflydelse på bolthovedets friktionskoefficient, men har en væsentlig indflydelse på gevindfriktionskoefficienten, som i sidste ende også har en væsentlig indflydelse på momentkoefficienten.
III. Indvirkning af overfladebehandling på tilladt styrke af bolte
Gevindbefæstelser udsættes for kombineret torsions-spændingsspænding under tilspænding. Ifølge den tredje styrketeori kan den tilladte ækvivalente spænding for gevindbefæstelser opnås med formel (9):
Når gevindbefæstelser strammes, opdeles det samlede drejningsmoment i tre dele: Friktionsforbrug på boltstøttefladen, gevindfriktionsforbrug og forspændingsforbrug. Blandt dem vil friktionsforbruget på boltstøttefladen og gevindfriktionsforbruget få stangdelen af gevindbefæstelsen til at bære vridningsforskydningsspænding, og forspændingsforbruget vil få stangdelen af gevindbefæstelsen til at generere faktisk trækspænding. Den tilsvarende trækspænding, som bolten kan bære, er fast og må ikke overstige boltens flydespænding. Derfor reduceres torsionsforskydningsspændingen, som bæres af stangdelen afgevindbeslagkan øge den trækspænding, der genereres af den faktiske forspænding, det vil sige ved at reducere friktionsforbruget på boltstøttefladen og gevindfriktionsforbruget, omdannes drejningsmomentet til forspænding så meget som muligt.
Friktionskoefficientanalyse viser, at bolte med en lille friktionskoefficient kan opnå en større aksial forspænding ved at påføre et lille drejningsmoment, hvilket har stor betydning for at spare energiforbrug og forbedre serviceeffektiviteten af bolte.
IV. Faktorer, der påvirker bolttilspændingskarakteristika
(1) Analyse viser, at friktionskoefficienten har en væsentlig indflydelse på fordelingen af energi i friktionsforbruget af boltstøttefladen, gevindfriktionsforbrug og forspændingsarbejdsforbrug under tilspændingsprocessen. En lille ændring i friktionskoefficienten vil forårsage en stor udsving i forspændingen.
(2) Gennem eksperimentel analyse af forholdet mellem forskellige overfladebehandlinger og friktionskoefficienten for gevindbefæstelser samt drejningsmoment-forspænding opnås indflydelsesreglerne for galvaniseret lagtykkelse og forskellige kromatbehandlinger på friktionskoefficienten og drejningsmomentkoefficienten: Jo større belægningstykkelsen er, jo højere friktionskoefficienten; friktionskoefficienten for bolte behandlet med C2C-chromat er meget større end for bolte behandlet med C2D-chromat.
(3) Sammenlignet med bolte behandlet med C2C-chromat kan brug af bolte behandlet med C2D-chromat reducere friktionsforbruget af drejningsmoment på boltstøtteoverfladen og gevindet, og opnå en større aksial forspænding, hvilket er af stor betydning for at spare energiforbrug og forbedre serviceeffektiviteten af bolte.
