میزان سفت شدن پیچ و مهره یا همان نیروی گشتاور برای دستیابی به کنترل و قابلیت اطمینان اتصال دهنده ها، موضوعی بسیار مهم است. برنارد تولت یکی از مهندسان با تجربه فناوری مونتاژ در مورد بهینه سازی نیروی گشتاوری و فشار گیره می‌گوید: موارد بسیاری در خصوص پیچ و مهره ها همچون طراحی، خرید، تولید و تضمین کیفیت وجود دارد که توجه به تک تک آن‌ها در افزایش ایمنی تجهیزات، تاثیر گذار هستند.
تجربه طولانی تولت به او آموخته است که بیشتر مشکلات خستگی پیچ ها ناشی از نصب نادرست یا سفت شدن ناکارآمد آن است. بنابراین تولید کنندگان باید روی کنترل فرآیندهای محکم کردن انواع پیچ و مهره ها مانند پیچ فولادی، پیچ استاد بولت و غیره به عنوان اصلی‌ترین روش برای کاهش خرابی ناشی از خستگی در مفاصل پیچی تمرکز کنند.
در حالی که سایر دلایل خرابی همچون خستگی شامل ماشین‌کاری قطعات، عملیات حرارتی، عملیات تسطیح سطح، طراحی، انتخاب مواد و شرایط استفاده است؛ اما سفت کردن نادرست آمار خرابی بیشتری را به خود اختصاص داده است.
روش تولت در نصب صحیح پیچ و مهره
تولت در نظریه خود از سه مرحله مهم برای دستیابی به یک اتصال خوب صحبت می‌کند. اولین قدم برای سفت شدن کنترل شده اتصال دهنده ها، به طور حتم کنترل طراحی و ابعاد مفاصل است تا اطمینان حاصل شود که مقدار مورد نظر پیش تنیدگی به آن اعمال شده است. مرحله دوم کنترل اتصال دهنده ها و سوم، کنترل ابزارها و روش سفت کردن است.
تولت می گوید: برای یک مهندس مسئله طراحی این است که برای بارگذاری و مقاومت در برابر بارهای ایستا و پویا به چه مقدار نیروی پیش تنیدگی نیاز است؟ در حالی که همه چیز برای یک تولید کننده مهم خواهد بود.
کنترل میزان پیش تنیدگی در مفاصل پیچ و مهره با استفاده از ابزارهای موجود
طبق گفته تولت، فقط 20٪ پیچ و مهره های فروخته شده در اروپا دارای پیش نیاز ضریب اصطکاک هستند (یک روش آماده سازی سطح برای کنترل اصطکاک). این موارد عمدتا در صنایع ریلی، اتومبیل، هوانوردی و صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند. اعمال روش آماده سازی سطح برای کنترل اصطکاک پیچ و مهره با افزایش تنها 3/5 درصد در هزینه پایه اتصال دهنده ها همراه بوده؛ همچنین در نظر داشته باشید که انتخاب اتصال دهنده ها و تایید مشخصات آن ها بر عهده هر دو بخش طراحی و خرید است.
ابزار کنترل و روش محکم کردن به معنی بررسی ویژگی ها و پارامترهای فرآیند سفت شدن است. متداول ترین روش سفت کردن، اعمال نیروی گشتاوری است که شامل استفاده از یک نیروی چرخشی برای رسیدن به آن چه که به عنوان بار پیش تنیدگی یا بار گیره معرفی شده، است. این کشش مونتاژ توسط مهندس طراح برای ارائه بهترین عملکرد ماشین آلات مشخص شده است. طبق گفته تولت، سفت کردن با نیروی گشتاوری با استفاده از ابزارهای صحیح کالیبره شده، به طور عادی برای دستیابی به فشار مناسب گیره برای اکثر اتصال دهنده ها از نوع پیچی صنعتی کافی است.
اما گاهی اوقات عملکرد اتصالات پیچی تفاوت های جزئی بین حداکثر و حداقل بار پیش تنیدگی مجاز را ممکن می‌سازد. مهندسین باید اطمینان حاصل کنند که پیش تنیدگی نهایی در محدوده مورد نیاز باشد. در این موارد ممکن است لازم باشد که از فرآیند سفت کردن دیگری استفاده کنید که ممکن است برای شرایط خاص تولید دقیق تر یا مناسب تر باشد.
مسئولیت بزرگ کنترل ابزارها بر عهده واحد تولید است. آن‌ها وظیفه دارند که اطمینان حاصل کنند عملیات سفت کردن مورد نیاز به درستی انجام شود، در صورت لزوم، هیچ پیچ و مهره ای دو بار سفت نشده باشد و سایر موارد مونتاژ (به خصوص واشر) در جای خود قرار بگیرند.
روش‌های نصب صحیح اتصالات پیچی
با توجه به قانون 20/80، تقریبا 80٪ اتصالات پیچ دار برای مونتاژ نهایی ضروری نیستند. پیش تنیدگی باید الزامات عملکردی مشخص شده توسط طراحان را برآورده کند. روش‌های کارآمد برای نصب بارهای گیرداری در اتصالات پیچی عبارتند از:
- اعمال نیروی گشتاوری نرمال
- کاربرد ترکیبی از پیش تنیدگی گشتاوری و محکم کردن زاویه ها
- کشش مستقیم پیچ
این چندین روش می‌توانند به کاهش انحراف دامنه پیش تنیدگی با نتایج مختلف کمک کنند. از آنجا که روش محکم کردن گشتاوری بسیار به شرایط اصطکاک بست ها و مهارت اپراتور بستگی دارد؛ انحراف نهایی تنها تا 10-20٪ کاهش می یابد. اما جابجایی حاصل از نیروی گشتاوری به روش ترکیبی (گشتاوری + زاویه‌ای) می تواند منجر به کاهش انحرافات تا حدود 50٪ شود.
