هنگامی که انواع اتصال دهنده ها (پیچ و مهره ها) به مدت طولانی در معرض تنش‌هایی زیر مقاومت استاندارد و مشخصه مصالح قرار می گیرند؛ یک تغییر شکل دائمی روی آن‌ها به نام خزش رخ می دهد. در واقع به بیان ساده‌تر، انواع اتصال دهنده ها با قرارگیری در محیط هایی با تنش بالا دچار خزش می شوند. از طرفی در کاربری هایی که در معرض درجه حرارت بالا قرار دارند؛ این موضوع جدی تر هم است.
خزش زمانی رخ می‌دهد که ساختار مواد تشکیل دهنده سازه از حالت الاستیک به شکل پلاستیک در طی یک دوره زمانی طولانی تغییر یابد و در آن، طول درگیر پیچ با قطعه تغییر نمی کند که باعث می شود؛ تشخیص آن سخت تر شود. یک روش کاربردی برای اندازه گیری میزان کاهش نیروی پیش تنیدگی، این است که طول پیچ را پس از یک دوره بهره برداری، اندازه گیری کرده و طول آن را بلافاصله با پس از سفت کردن آن مقایسه کنید.
روش های کاهش احتمال خزش در پیچ و مهره ها
نکته اصلی برای جلوگیری از وقوع خزش، طراحی مناسب انواع پیچ و مهره است که به دلیل افزایش تقاضا در بسیاری از اتصالات پیچی و افزایش استفاده از مصالح سبک وزن در سال‌های اخیر از اهمیت بالایی برخوردار شده است. این امر مهم است که نه تنها به ظرفیت کششی پیچ ها توجه کنید؛ بلکه پارامترهای مهم دیگری از قبیل الاستیسیته و سختی را نیز در نظر بگیرید.
طراحی صحیح مفاصل، نکته کلیدی برای دستیابی به یک اتصال اصطکاکی با مقاومت بالا با میزان نیروی پیش تنیدگی بالا و در نتیجه مقاومت بالا در برابر لغزش در تمام طول عمر پیچ و مهره است. تاکنون تمرکز مهندسان طراح روی خرابی بر اثر شکست پیچ بوده است. اما امروزه، مکانیسم های خرابی دیگر با افزایش کارایی و کاهش وزن مفاصل، اهمیت بیشتری پیدا کرده‌اند. مکانیسم های خزش ناشی از پیش تنیدگی و شل شدگی ناگهانی در طرح های سبک بسیار متداول است.
طراحی اتصال دهنده ها بر اساس پیش تنیدگی
بسته به نوع پیچ و کاربرد آن و همچنین کاهش نیروی پیش تنیدگی، به طور کلی گزینه های مختلفی برای طراحی اتصال دهنده های پیچی بهینه وجود دارند.
- در مواردی که بار حرارتی وجود دارد؛ می‌توان با انتخاب مصالح با ضریب انبساط حرارتی برابر، اتصال دهنده ها را بهینه سازی کرد.
- برای به حداقل رساندن نشست و حفظ نیروی پیش تنیدگی در حین بهره برداری، می‌توانید میزان زبری و اصطکاک بین سطوح تماس را کاهش دهید.
- اقداماتی مانند ایجاد سوراخ های ریز یا سطوح دندانه دار می‌تواند به حداقل رساندن جابجایی نسبی کمک کند.
به طور کلی، یک اتصال پیچ و مهره ای خوب از نوع الاستیک و قطعات گیره‌ای بسیار سفت ساخته شده است و روش های مختلفی برای دستیابی به این هدف وجود دارد. یکی از روش های بهبود پیچ به صورت الاستیک، افزایش طول گیره است. اما اگر یک فلنج دارید که امکان افزایش طول گیره در آن وجود ندارد؛ می‌توانید از طراحی با استفاده از پیچ های بیشتر اما با طول کمتر استفاده کنید. بنابراین به جای استفاده از پنج پیچ، می توانید از ده پیچ کوچک تر استفاده کنید که باعث ایجاد یک اتصال الاستیک تر می‌شود.
به طور کلی، دستیابی به اتصالات پیچی بهینه شامل در نظر گرفتن متغیرها و گزینه های طراحی مختلف است.
واژه پیش بارگذاری به چه معناست؟
این اصطلاح، معانی زیادی در علم مهندسی دارد. یکی از آن‌ها به معنای تنش در بار است که هنگام محکم کردن پیچ در ابتدا به آن، اعمال می‌شود. با محکم کردن پیچ، اجزای بین پیچ و مهره فشرده می شوند؛ بنابراین بار به اصطلاح درگیر آن را تا پایان روند افزایش می دهند که به آن پیش بارگذاری می گویند.
تست یونکر
تحقیقات در مورد دلایل شل شدگی پیچ ها، تقریباً 60 سال است که به صورت جدی ادامه دارد؛ با این حال، همچنان محقق پیشگام در این عرصه مهندس آلمانی، گرهارد یونکر در دهه 1960 بود که اساس روش ها و تئوری های جدید برای پیشگیری از شل شدگی پیچ ها را بنا کرده است.
روش آزمایش او، برای تعیین این که یک پیچ هنگام قرار گرفتن در معرض لرزش و یا چرخش در چه مرحله‌ای، شروع به شل شدن می کند؛ همچنان تحت عنوان تست یونکر شناخته می شود و به عنوان یک استاندارد بین المللی مانند DIN 65151 و ISO 16130 پذیرفته شده است. تست یونکر به عنوان شدیدترین تست لرزش برای اتصالات پیچی شناخته می شود.
