Da li površinska obrada utiče na karakteristike zatezanjavijci? Da. Da bi se smanjila greška disperzije koeficijenta momenta vijka i poboljšala otpornost na koroziju, spojni elementi se obično podvrgavaju površinskoj obradi. Međutim, različiti površinski tretmani imaju značajan utjecaj na koeficijent trenja navojnih učvršćivača, što u konačnici utječe na karakteristike zatezanja vijaka. Kombinujući relevantno znanje o pričvršćivačima, u nastavku se analizira uticaj površinske obrade na karakteristike zatezanja vijaka.
I. Teorijska analiza utjecaja koeficijenta trenja na koeficijent momenta vijka
1. Moment zatezanja vijčane veze
1.1 Trenje u trouglastim spiralnim parovima vijaka
Trenje u pokretnim parovima se prema obliku kontaktne površine može podijeliti na ravno trenje, trenje nagnute ravni i trenje žljebova. Da bi se pojednostavio proračun sile trenja u pokretnim parovima, bez obzira na geometrijski oblik dva kinematička para elementa pokretnog para, kontakt dviju komponenti različitih geometrijskih oblika može se smatrati pokretnim parom u kontaktu duž jedne ravni (kao što je prikazano na slici 1), a formula za proračun njegove sile trenja može se jednolično izraziti (1):
Trenje žljeba: Trouglasti rotirajući par navoja može aproksimirati kretanje matice na vijku kao kretanje klizača u obliku klina- na kosoj površini žljeba, to jest, kombinacija trenja žljeba i trenja u kosoj ravni. U ovom trenutku, ugao žljeba je jednak 90 stepeni - (kao što je prikazano na slici 2).
1.2 Moment zatezanja vijaka
Ukupni obrtni moment potreban tokom procesa zatezanja vijaka sastoji se od dva dijela: momenta zatezanja za prevazilaženje trenja para navoja i momenta trenja između glave vijka ili matice i potporne površine.
2. Koeficijent obrtnog momenta vijčane veze
Ukupni moment vijka podijeljen je na tri dijela, a to su potrošnja trenja na površini nosača vijka, potrošnja trenja navoja i potrošnja prednaprezanja (kao što je prikazano na slici 3).
Iz tabele 1 se može vidjeti da tokom procesa zatezanja energija koja se troši trenjem na površini nosača vijka čini oko 50%, potrošnja trenja navoja oko 40%, a potrošnja rada predopterećenja iznosi oko 10%. Pod istim momentom pritezanja, kada se koeficijent trenja promijeni za 0,05, raspon varijacije prednaprezanja je čak 43,1%. To jest, ako postoje male razlike u površinskoj obradi vijaka, pod pretpostavkom da se koeficijent trenja poveća za 0,05, aksijalno prednaprezanje je samo 57% originalnog, što će donijeti velike potencijalne sigurnosne opasnosti za pouzdanost vijčanih spojeva. Stoga se mora posvetiti puna pažnja istraživanju koeficijenta trenja parova navoja.
II. Analiza uticaja obrade površine na koeficijent obrtnog momenta
Putem više-funkcionalnog sistema za analizu pričvršćivanja vijaka, sila stezanja, ukupni moment i moment na paru navoja tokom procesa zatezanja vijaka mogu se mjeriti, što može precizno i u realnom vremenu odražavati odnos između sile stezanja i momenta, a istovremeno mjeriti koeficijent trenjanavoj za vijkei potpornu površinu glave vijka. Analiza podataka pokazuje da debljina pocinčanog sloja ima mali utjecaj na koeficijent trenja glave vijka, ali ima značajan utjecaj na koeficijent trenja navoja, što u konačnici također ima značajan utjecaj na koeficijent momenta.
III. Utjecaj površinske obrade na dopuštenu čvrstoću vijaka
Pričvršćivači s navojem su podvrgnuti kombinovanom torzijskom-naprezanju tokom zatezanja. Prema trećoj teoriji čvrstoće, dozvoljeni ekvivalentni napon navojnih pričvrsnih elemenata može se dobiti po formuli (9):
Kada su pričvršćivači s navojem zategnuti, ukupan moment se dijeli na tri dijela: potrošnja trenja na površini nosača vijka, potrošnja trenja navoja i potrošnja predopterećenja. Među njima, potrošnja trenja na površini potporne vijke i potrošnja trenja navoja učinit će da dio šipke navojnog pričvršćivača nosi torzijsko posmično naprezanje, a potrošnja prednaprezanja će učiniti da dio šipke navojnog pričvršćivača stvara stvarni zatezni napon. Ekvivalentno naprezanje istezanja koje vijak može podnijeti je fiksirano i ne smije premašiti napon tečenja vijka. Stoga se smanjuje torzijski posmični napon koji nosi dio šipkezatvarač sa navojemmože povećati vlačno naprezanje stvoreno stvarnim prednaprezanjem, odnosno smanjenjem potrošnje trenja na površini oslonca vijka i potrošnje trenja navoja, okretni moment se pretvara u predopterećenje što je više moguće.
Analiza koeficijenta trenja pokazuje da vijci s malim koeficijentom trenja primjenom malog momenta mogu postići veće aksijalno predopterećenje, što je od velikog značaja za uštedu energije i poboljšanje efikasnosti rada vijaka.
IV. Faktori koji utječu na karakteristike zatezanja vijaka
(1) Analiza pokazuje da koeficijent trenja ima značajan utjecaj na distribuciju energije u potrošnji trenja potporne površine vijka, potrošnji trenja navoja i potrošnji rada predopterećenja tokom procesa zatezanja. Mala promjena koeficijenta trenja će uzrokovati veliku fluktuaciju predopterećenja.
(2) Eksperimentalnom analizom odnosa između različitih površinskih tretmana i koeficijenta trenja navojnih spojnih elemenata, kao i momenta-predopterećenja, dobijaju se pravila utjecaja debljine pocinčanog sloja i različitih hromatskih tretmana na koeficijent trenja i koeficijent momenta: što je veća debljina premaza, to je veći koeficijent trenja; koeficijent trenja vijaka tretiranih C2C hromatom je mnogo veći nego kod vijaka tretiranih C2D hromatom.
(3) U poređenju sa vijcima tretiranim C2C hromatom, upotreba vijaka tretiranih C2D hromatom može smanjiti potrošnju momenta trenja na površini i navoju zavrtnja i dobiti veće aksijalno prednaprezanje, što je od velikog značaja za uštedu potrošnje energije i poboljšanje efikasnosti upotrebe vijaka.
