1. Breve
Il filo interno utilizzato dalle onde longitudinali e selezionato per essere utilizzato è fissato dabulloni ordinarie bulloni autobloccanti, calibrati con diverse strategie di serraggio, e viene analizzata la differenza tra bulloni di ancoraggio e curve caratteristiche di ancoraggio di calibrazione autobloccanti. Risultato: il bullone e il metodo di calibrazione del bullone otterranno caratteristiche di calibrazione diverse, la scala temporale di bloccaggio della catena fa sì che l'autocalibrazione e la scala temporale di autocalibrazione portino a obiettivi diversi. A causa della curva di movimento normale, le diverse caratteristiche ottenute si sposteranno a destra.
2. Filosofia del test
Attualmente, il metodo a ultrasuoni è ampiamente utilizzato nelprova di forza assiale del bullonedel punto di fissaggio del sottosistema automobilistico, ovvero, la curva caratteristica di relazione (curva di calibrazione del bullone) tra la forza assiale del bullone e la differenza di tempo del suono ultrasonico viene ottenuta in anticipo, e successivamente viene eseguito il test del sottosistema del componente reale. La forza assiale del bullone nel collegamento di serraggio può essere ottenuta misurando ultrasonicamente la differenza di tempo del suono del bullone e facendo riferimento alla curva di calibrazione. Pertanto, ottenere la curva di calibrazione corretta è particolarmente importante per l'accuratezza dei risultati della misurazione della forza assiale del bullone nel sottosistema del componente reale. Attualmente, i metodi di prova a ultrasuoni includono principalmente il metodo a onda singola (ovvero il metodo a onda longitudinale) e il metodo a onda longitudinale trasversale.
Nel processo di calibrazione dei bulloni, molti fattori influenzano i risultati, come la lunghezza di serraggio, la temperatura, la velocità della macchina di serraggio, gli utensili di fissaggio, ecc. Attualmente, il metodo di calibrazione dei bulloni più comunemente utilizzato è il metodo di serraggio rotazionale. I bulloni vengono calibrati sul banco prova, che richiede la produzione di dispositivi di supporto per il sensore di forza assiale, ovvero la piastra di pressione e il dispositivo con foro filettato interno. La funzione del dispositivo con foro filettato interno è quella di sostituire i dadi tradizionali. Nei punti di connessione di fissaggio con un elevato fattore di sicurezza del telaio dell'automobile, per garantire l'affidabilità del fissaggio, si utilizza solitamente un design anti-allentamento. Una delle misure anti-allentamento attualmente adottate è il dado autobloccante, ovvero il dado autobloccante a coppia efficace.
L'autore adotta il metodo dell'onda longitudinale e utilizza un dispositivo di fissaggio della filettatura interna autocostruito per selezionare il dado ordinario e il dado autobloccante per calibrare il bullone. Attraverso diverse strategie di serraggio e metodi di calibrazione, viene studiata la differenza tra il dado ordinario e il dado autobloccante per calibrare la curva del bullone. Vengono formulate alcune raccomandazioni in merito ai test di forza assiale sui dispositivi di fissaggio dei sottosistemi automobilistici.
Il test della forza assiale dei bulloni mediante tecnologia a ultrasuoni è un metodo di prova indiretto. Secondo il principio della sonoelasticità, la velocità di propagazione del suono nei solidi è correlata alla sollecitazione, quindi le onde ultrasoniche possono essere utilizzate per ottenere la forza assiale dei bulloni [5-8]. Il bullone si allunga durante il processo di serraggio e allo stesso tempo genera una sollecitazione di trazione assiale. L'impulso ultrasonico viene trasmesso dalla testa del bullone alla coda. A causa del brusco cambiamento di densità del mezzo, ritorna lungo il percorso originale e la superficie del bullone riceve il segnale attraverso la ceramica piezoelettrica. Differenza di tempo Δt. Lo schema del test a ultrasuoni è mostrato in Figura 1. La differenza di tempo è proporzionale all'allungamento.
Il test della forza assiale dei bulloni mediante tecnologia a ultrasuoni è un metodo di prova indiretto. Secondo il principio della sonoelasticità, la velocità di propagazione del suono nei solidi è correlata allo stress, quindi le onde ultrasoniche possono essere utilizzate per ottenerela forza assiale dei bulloniIl bullone si allungherà durante il processo di serraggio, generando al contempo una sollecitazione di trazione assiale. L'impulso ultrasonico verrà trasmesso dalla testa del bullone alla coda. A causa del brusco cambiamento di densità del mezzo, tornerà lungo il percorso originale e la superficie del bullone riceverà il segnale attraverso la ceramica piezoelettrica. Differenza di tempo Δt. Lo schema del test a ultrasuoni è mostrato in Figura 1. La differenza di tempo è proporzionale all'allungamento.
M12 mm × 1,75 mm × 100 mm e quindi la specifica dei bulloni, utilizzare bulloni ordinari per fissare 5 bulloni di questo tipo, prima utilizzare il test di auto-ancoraggio con diverse forme di pasta saldante di calibrazione, è una piastra a spirale artificiale per adattare la flangia del bullone e premere Quando si scansiona l'onda iniziale (vale a dire, registrando l'originale L0), e quindi avvitarlo a 100 N m+30° con uno strumento (chiamato metodo di tipo I), e l'altro è scansionare l'onda iniziale e avvitarlo alla dimensione target con una pistola di serraggio (chiamato metodo di tipo I). Per il secondo metodo di tipo), ci sarà un certo tipo in questo processo (come mostrato nella Figura 4) 5 è il bullone ordinario e il metodo autobloccante La curva dopo la calibrazione secondo il metodo di tipo I La Figura 6 è il tipo autobloccante. La Figura 6 è una classe autobloccante. Curve di classe I e classe II. Il metodo di utilizzo può essere: utilizzare la curva personalizzata della classe di ancoraggio comune, esattamente uguale (tutte passano per l'origine con la stessa velocità di segmento e numero di punti); bloccare il tipo di indice del tipo di punto di ancoraggio (tipo I e marcatore di ancoraggio, la pendenza della differenza di intervallo e il numero di punti); ottenere le somiglianze)
L'esperimento 3 consiste nell'impostare la coordinata Y3 della configurazione del grafico nel software dello strumento di acquisizione dati come coordinata della temperatura (utilizzando un sensore di temperatura esterno), impostare la distanza di riposo del bullone a 60 mm per la calibrazione e registrare la coppia/forza assiale/temperatura e la curva dell'angolo. Come mostrato in Figura 8, si può osservare che con l'avvitamento continuo del bullone, la temperatura aumenta costantemente e l'aumento di temperatura può essere considerato lineare. Sono stati selezionati quattro campioni di bulloni per la calibrazione con dadi autobloccanti. La Figura 9 mostra le curve di calibrazione dei quattro bulloni. Si può notare che tutte e quattro le curve sono traslate verso destra, ma il grado di traslazione è diverso. La Tabella 2 registra la distanza di spostamento verso destra della curva di calibrazione e l'aumento di temperatura durante il processo di serraggio. Si può osservare che il grado di spostamento verso destra della curva di calibrazione è sostanzialmente proporzionale all'aumento di temperatura.
3. Conclusione e discussione
Durante il serraggio, il bullone è soggetto all'azione combinata di sollecitazioni assiali e torsionali, e la forza risultante delle due provoca infine la deformazione plastica del bullone. Nella calibrazione del bullone, solo la forza assiale del bullone viene riportata sulla curva di calibrazione per fornire la forza di serraggio del sottosistema di fissaggio. Dai risultati del test in Figura 5 si può osservare che, sebbene si tratti di un dado autobloccante, se la lunghezza iniziale viene registrata dopo che il bullone è stato ruotato manualmente fino al punto in cui sta per adattarsi alla superficie di appoggio della piastra di pressione, i risultati della curva di calibrazione coincidono perfettamente con quelli di un dado ordinario. Ciò dimostra che, in questa condizione, l'influenza della coppia di autobloccaggio del dado autobloccante è trascurabile.
Se il bullone viene serrato direttamente nel dado autobloccante con una pistola elettrica, la curva si sposterà interamente verso destra, come mostrato in Figura 6. Ciò dimostra che la coppia di autobloccaggio influenza la differenza temporale acustica nella curva di calibrazione. Osservando il segmento iniziale della curva spostato verso destra, si nota che la forza assiale non è ancora stata generata quando il bullone presenta un certo allungamento, oppure è molto piccola, il che equivale a dire che il bullone non è stato premuto contro il sensore di forza assiale. Ovviamente, l'allungamento del bullone in questo momento è un falso allungamento, non un allungamento reale. La ragione del falso allungamento è che il calore generato dalla coppia di autobloccaggio durante il processo di serraggio pneumatico influenza la propagazione delle onde ultrasoniche, il che si riflette sulla curva. Ciò dimostra che il bullone si è allungato, indicando che la temperatura ha un effetto sull'onda ultrasonica. Nella Figura 6, anche il dado autobloccante viene utilizzato per la calibrazione, ma il motivo per cui la curva di calibrazione non si sposta verso destra è che, sebbene si generi calore durante l'avvitamento del dado autobloccante a causa dell'attrito, questo calore è stato compensato durante la registrazione della lunghezza iniziale del bullone. Inoltre, poiché il tempo di calibrazione del bullone è molto breve (di solito inferiore a 5 secondi), l'effetto della temperatura non si manifesta sulla curva caratteristica di calibrazione.
Dall'analisi precedente si evince che l'attrito della filettatura nell'avvitamento pneumatico provoca un aumento della temperatura del bullone, che riduce la velocità dell'onda ultrasonica, manifestandosi come uno spostamento parallelo della curva di calibrazione verso destra. La coppia, entrambi i parametri, sono proporzionali al calore generato dall'attrito della filettatura, come mostrato in Figura 10. Nella Tabella 2, vengono calcolati l'entità dello spostamento verso destra della curva di calibrazione e l'aumento di temperatura del bullone durante l'intero processo di serraggio. Si può osservare che l'entità dello spostamento verso destra della curva di calibrazione è coerente con il grado di aumento della temperatura e presenta una relazione di proporzionalità lineare. Il rapporto è di circa 10,1. Ipotizzando un aumento di temperatura di 10 °C, la differenza di tempo acustico aumenta di 101 ns, corrispondente a una forza assiale di 24,4 kN sulla curva di calibrazione del bullone M12. Dal punto di vista fisico, si spiega che l'aumento della temperatura provoca una variazione delle proprietà di risonanza del materiale del bullone, modificando di conseguenza la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche attraverso il bullone stesso e influenzando quindi il tempo di propagazione degli ultrasuoni.
4. Suggerimento
Quando si utilizza un normale dado edado autobloccantePer calibrare la curva caratteristica del bullone, si otterranno diverse curve caratteristiche di calibrazione a causa dei diversi metodi utilizzati. La coppia di serraggio del dado autobloccante aumenta la temperatura del bullone, il che incrementa la differenza di tempo degli ultrasuoni e la curva caratteristica di calibrazione ottenuta si sposterà parallelamente verso destra.
Durante le prove di laboratorio, l'influenza della temperatura sull'onda ultrasonica dovrebbe essere eliminata il più possibile, oppure si dovrebbe adottare lo stesso metodo di calibrazione in entrambe le fasi di calibrazione del bullone e prova di forza assiale.
Data di pubblicazione: 19 ottobre 2022
