האם טיפול פני השטח משפיע על מאפייני הידוק הברגים?

האם טיפול פני השטח משפיע על מאפייני ההידוק של ברגים? כֵּן. כדי להפחית את שגיאת הפיזור של מקדם מומנט הבורג ולשפר את עמידות בפני קורוזיה, מחברים בדרך כלל נתונים לטיפול פני השטח. עם זאת, לטיפולי משטח שונים יש השפעה משמעותית על מקדם החיכוך של מחברים מושחלים, אשר משפיע בסופו של דבר על מאפייני ההידוק של ברגים. בשילוב ידע רלוונטי של מחברים, הניתוח הבא מנתח את ההשפעה של טיפול פני השטח על מאפייני הידוק הברגים.

I. ניתוח תיאורטי של השפעת מקדם החיכוך על מקדם מומנט הבורג

1. מומנט הידוק של חיבור הבורג

1.1 חיכוך בזוגות סליל בריח משולש

ניתן לחלק חיכוך בזוגות נעים לחיכוך מישור, חיכוך מישור משופע וחיכוך חריץ לפי צורת משטח המגע. כדי לפשט את חישוב כוח החיכוך בזוגות נעים, ללא קשר לצורה הגיאומטרית של שני מרכיבי הזוג הקינמטיים של הזוג הנעים, ניתן להתייחס למגע של שני הרכיבים בעלי צורות גיאומטריות שונות כזוג נע במגע לאורך מישור בודד (כמתואר באיור 1), וניתן לבטא את נוסחת החישוב של כוח החיכוך שלו בצורה אחידה (1):

חיכוך חריץ: צמד החוטים המסתובב המשולש יכול להעריך את תנועת האום על הבורג כתנועה של מחוון בצורת טריז על משטח חריץ משופע, כלומר שילוב של חיכוך חריץ וחיכוך מישור משופע. בשלב זה, זווית החריץ שווה ל-90 מעלות - (כמתואר באיור 2).

1.2 מומנט הידוק של ברגים

המומנט הכולל הנדרש במהלך תהליך הידוק הברגים מורכב משני חלקים: מומנט ההידוק כדי להתגבר על החיכוך של צמד הברגים, ומומנט החיכוך בין ראש הבורג או האום לבין משטח התמיכה.

2. מקדם מומנט של חיבור בריח

מומנט הבורג הכולל מחולק לשלושה חלקים, כלומר צריכת חיכוך על משטח תומך הבורג, צריכת חיכוך הברגה וצריכת עומס מראש (כמתואר באיור 3).

ניתן לראות מטבלה 1 כי במהלך תהליך ההידוק, האנרגיה הנצרכת מחיכוך על משטח תומך הבורג מהווה כ-50%, צריכת חיכוך הברגה מהווה כ-40%, וצריכת עבודה מקדימה מהווה כ-10%. תחת אותו מומנט הידוק, כאשר מקדם החיכוך משתנה ב-0.05, טווח השונות של העומס הקדום הוא עד 43.1%. כלומר, אם יש הבדלים קלים בטיפול פני השטח של ברגים, בהנחה שמקדם החיכוך גדל ב-0.05, העומס הקדם הצירי הוא רק 57% מהמקור, מה שיביא סכנות בטיחותיות פוטנציאליות גדולות לאמינות חיבורי הברגים. לכן, יש להקדיש תשומת לב מלאה למחקר על מקדם החיכוך של זוגות חוטים.

II. ניתוח ההשפעה של טיפול פני השטח על מקדם המומנט

באמצעות מערכת ניתוח הידוק הברגים הרב תכליתית, ניתן למדוד את כוח ההידוק, המומנט הכולל והמומנט על צמד הברגים במהלך תהליך הידוק הברגים, מה שיכול לשקף במדויק ובזמן אמת את הקשר בין כוח ההידוק ומומנט, ובמקביל למדוד את מקדם החיכוך של הבורג.חוט בורג ומשטח התמיכה של ראש הברגים. ניתוח נתונים מראה כי לעובי השכבה המגולוונת יש השפעה מועטה על מקדם החיכוך של ראש הבורג, אך יש לו השפעה משמעותית על מקדם החיכוך בהברגה, אשר בסופו של דבר גם משפיע משמעותית על מקדם המומנט.

III. השפעת טיפול פני השטח על החוזק המותר של ברגים

מחברים עם הברגה נתונים ללחץ פיתול-מתח משולב במהלך ההידוק. על פי תיאוריית החוזק השלישית, ניתן להשיג את המתח המקביל המותר של מחברים עם הברגה באמצעות נוסחה (9):

כאשר מחברים מושחלים מהודקים, המומנט הכולל מתחלק לשלושה חלקים: צריכת חיכוך על משטח תומך הבורג, צריכת חיכוך הברגה וצריכת עומס מראש. ביניהם, צריכת החיכוך על משטח תומך הבורג וצריכת החיכוך של הברגה תגרום לחלק המוט של מהדק ההברגה לשאת מתח גזירה פיתול, וצריכת העומס מראש תגרום לחלק המוט של ההברגה ליצור מתח מתיחה בפועל. מתח המתיחה המקביל שהבורג יכול לשאת הוא קבוע ואסור לעלות על מתח התפוקה של הבורג. לכן, הפחתת מתח הגזירה הפיתול שנושא חלק המוט שלמחבר מושחליכול להגביר את מתח המתיחה שנוצר על ידי העומס המוקדם בפועל, כלומר, על ידי הפחתת צריכת החיכוך על משטח תומך הבורג וצריכת חיכוך הברגה, המומנט מומר לעומס מוקדם ככל האפשר.

ניתוח מקדם חיכוך מראה כי ברגים בעלי מקדם חיכוך קטן יכולים להשיג עומס קדם צירי גדול יותר על ידי הפעלת מומנט קטן, שיש לו משמעות רבה לחיסכון בצריכת אנרגיה ושיפור יעילות השירות של הברגים.

IV. גורמים המשפיעים על מאפייני הידוק הברגים

(1) ניתוח מראה שלמקדם החיכוך יש השפעה משמעותית על התפלגות האנרגיה בצריכת החיכוך של משטח תומך הבורג, צריכת חיכוך הברגה וצריכת עבודה מקדימה במהלך תהליך ההידוק. שינוי קטן במקדם החיכוך יגרום לתנודה גדולה בעומס הקדם.

(2) באמצעות ניתוח ניסיוני על הקשר בין טיפולי משטח שונים ומקדם החיכוך של מחברים מושחלים, כמו גם עומס מומנט, מתקבלים כללי ההשפעה של עובי שכבה מגולוונת וטיפולי כרומט שונים על מקדם החיכוך ומקדם המומנט: ככל שעובי הציפוי גדול יותר, כך מקדם החיכוך גבוה יותר; מקדם החיכוך של ברגים שטופלו בכרומט C2C גדול בהרבה מזה של ברגים שטופלו בכרומט C2D.

(3) בהשוואה לברגים שטופלו בכרומט C2C, שימוש בברגים המטופלים בכרומט C2D יכול להפחית את צריכת החיכוך של המומנט על משטח התמיכה וההברגה, ולקבל עומס קדם צירי גדול יותר, שהוא בעל משמעות רבה לחיסכון בצריכת אנרגיה ושיפור יעילות השירות של הברגים.