自動車産業や建設機械業界における大規模な組立ライン生産モードを満たすために、サブ部品は通常、各サブサプライヤーによって製造され、次いでサブ部品を溶接、リベット、接合、ボルト接続で組み立てます。ボルト接続設計はシンプルで、部品は標準化されており、アセンブリはシンプルで、その高効率と分解のために広く使用されています。ボルト接続は、一般的に、あらかじめ設定されたトルクによって制御されます。フランジとねじのペアの摩擦により、トルクの約90%が摩擦を克服するために使用されます。ボルトはボルトの降伏点の前にワークを締め付けるためによい張力を作り出すことができる。ただし、フォースが大きく設定されないほど、より良い結果が得されます。ボルトの降伏点を超えると、力が大きいほど、塑性変形や破壊が起こる可能性があります。そのため、主要部品の組み立てや締付けにおいて、締め付け力を解析して接続の信頼性を確保することで、信頼性の高い締め付けプロセスを確立することができます。
1) ボルト接続と締結の原理
2 つのコンポーネントのジョイントに穴を開け、ボルトで接続します。締め付けの過程で、ボルトは締め付け力によって軸に引き伸ばされます。トルクポイントに到達した後、ボルトの張力により2つの部品が締め付けされます(図1参照)。同じ条件下で、ネジの長さを増やすと、ボルトがより良く伸び、より大きなクランプ力を得ることができます。
なお、ボルト弾性変形の範囲においてトルクとクランプ力との間には直線的な関係がある。ボルトの締め付けは、使用限界を超えてはならない。降伏点に達すると、スプリングバックの能力が失われ、塑性変形や破壊が生じます。ボルトの等級の増加に伴い、引張強度も増加します。そのため、ボルトの等級と締め付けに必要なトルクは、実際の歩留まり状況に応じて決定する必要があります。エンジンのキーボルトでは、通常、グレード 12.9 ボルトが選択され、引張強度が高くなります。
トルクは手動トルクレンチと電気締め付け銃によって直接測定することができるが、締め付け力はより懸念される。クランプ力は、適用されるトルクほど単純ではありません。同じボルト締め工程では、塑性変形が起こる前に、ボルトが回転するほど、トルクは大きくなります。しかし、トルクの増加に伴い、クランプ力は必ずしも直線的に増加するわけではないため、ボルトとフランジとの摩擦とねじ組みの摩擦によって90%が消費され、摩擦係数は大きな分散を有する。たとえば、ボルトのねじに溶接スラグやねじの損傷がある場合、ボルトが目標トルクに締め付けられたとき、ボルトが所定の位置に存在しない可能性があります。ボルトを締める前にねじに油を塗れば、同じトルクで摩擦を低減することで、より高い締約力を得ることができる。したがって、より高いクランプ力要件は、トルク法に加えて、トルク制御および角度監視、または角度法の締め付けおよびその他の高度な締付けプロセスを使用することができる。
2) 超音波締力測定方法
締め付け効果をより良く制御するために、エンジン工場では、一般的に、より良いプロセス制御を得るために、シリンダーヘッドボルト、接続ロッドボルト、メインベアリングキャップボルトなどの重要なボルト接続の締め付け力を分析する必要があります
クランプ力測定と分析のプロセスは、超音波測定アナライザーによって大幅に削減することができます。測定装置は、パルス発生器、温度センサ、測定および分析ソフトウェア、超音波ピックアップセンサーおよびケーブルで構成されています。軸荷重は、ボルトが締付けられたときの伸びに比例し、ボルト媒体における軸方向に沿った超音波の伝搬時差に資し、軸方向に応じて変更可能な主なステップは次の通りです:
(1) ボルトプリ締め力と伸びの関係を決定する:変動を減らすために、試験されたボルトは締め付け力を測定する際にボルトと同じバッチから来る必要があります。ボルトは口径測定用具で組み立てられる。ボルト等級の設定後、ボルト仕様、全長、クランプ長さ、その他の情報、トルク適用中に測定器によりプリロードと伸びの関係が得られ、キャリブレーションファイルが生成されます。
(2)ボルトの初期長のキャリブレーション:クランプ力を測定する前に、分析するボルトの初期長を校正し、音響ピックアップセンサをボルトの上部に貼り付け、測定器を使用して初期の長さのリップルを拾います。
(3)クランプ力の測定と分析:設定した工程に従って部品を組み立てた後、ボルトを締め、サンプル表面を洗浄し、音響ピックアップセンサをボルトパッチに接続し、測定器は超音波信号を発します。反射されたリップルと時間に応じて、ボルトの初期長と組み合わせることで、締め付け後のボルトの伸びが計算され、そして、校正文書間の関係に応じてクランプ力が最終的に決定される。
(4)クランプ力分析の品質管理:超音波分析を使用する場合、周囲温度が一定に保たれているため、ボルトの上部と下部は、超音波反射を容易にし、より正確な結果を得るために、十分な平行な平滑面を得るために粉砕されなければなりません。研究では、より多くのサンプルを測定に使用し、測定結果をリアルタイムで分析する必要があります。異常値がある場合は、測定誤差を解消するために複数の検証を行う必要があります。統計の原理によれば、サンプルサイズは少なくとも30を超える必要があり、データは正規分布に従うか、またはほぼ従う。
3 概要
超音波測定および分析技術を使用して、非破壊、迅速な検出、検出結果を見つけることができる、測定の効率と精度を大幅に向上させることができます。クランプ力の分析により、締め付けプロセスのガイダンスと補正が可能で、トルクレンチを使用して静的トルクを検出するよりも締め付けプロセスをより良く制御し、品質を向上させることができます。
