1. Özet
Boyuna dalgalar tarafından kullanılan ve kullanılmak üzere seçilen iç dişli, aşağıdaki yöntemle sabitlenir:sıradan cıvatalarFarklı sıkma stratejileriyle kalibre edilmiş ankraj cıvataları ve kendinden kilitlemeli ankraj karakteristik eğrileri arasındaki fark analiz edilmiştir. Sonuç: Cıvata ve cıvata kalibrasyon yöntemi farklı kalibrasyon özellikleri elde edecektir; zincirin kilitleme zaman ölçeği, kendinden kalibrasyonun kendinden kalibrasyon zaman ölçeğine ve kendinden kalibrasyonun kendinden kalibrasyon zaman ölçeğine göre farklı hedeflere yol açacaktır. Normal hareket eğrisi nedeniyle, elde edilen farklı karakteristik özellikler sağa doğru hareket edecektir.
2. Test Felsefesi
Günümüzde ultrasonik yöntem yaygın olarak kullanılmaktadır.cıvata eksenel kuvvet testiOtomobil alt sisteminin bağlantı noktasının, yani cıvata eksenel kuvveti ile ultrasonik ses zaman farkı arasındaki ilişki karakteristik eğrisinin (cıvata kalibrasyon eğrisi) önceden elde edilmesi ve ardından gerçek parça alt sisteminin testinin gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Cıvatanın sıkma bağlantısındaki eksenel kuvveti, cıvatanın ses zaman farkının ultrasonik olarak ölçülmesi ve kalibrasyon eğrisine başvurulmasıyla elde edilebilir. Bu nedenle, doğru kalibrasyon eğrisinin elde edilmesi, gerçek parça alt sistemindeki cıvata eksenel kuvveti ölçüm sonuçlarının doğruluğu için özellikle önemlidir. Şu anda, ultrasonik test yöntemleri esas olarak tek dalga yöntemi (yani boyuna dalga yöntemi) ve enine boyuna dalga yöntemini içermektedir.
Cıvata kalibrasyonu sürecinde, sıkıştırma uzunluğu, sıcaklık, sıkma makinesinin hızı, fikstür takımı vb. gibi kalibrasyon sonuçlarını etkileyen birçok faktör vardır. Şu anda en yaygın kullanılan cıvata kalibrasyon yöntemi, dönme sıkma yöntemidir. Cıvatalar, eksenel kuvvet sensörü için destekleyici fikstürlerin (basınç plakası ve içten dişli delik fikstürü) üretilmesini gerektiren cıvata test tezgahında kalibre edilir. İçten dişli delik fikstürünün işlevi, normal somunların yerini almaktır. Otomobil şasisinin yüksek güvenlik faktörlü bağlantı noktalarında, bağlantının güvenilirliğini sağlamak için genellikle gevşeme önleyici tasarım kullanılır. Şu anda benimsenen gevşeme önleyici önlemlerden biri, kendinden kilitli somun, yani etkili tork kilitleme somunudur.
Yazar, boyuna dalga yöntemini benimseyerek ve kendi geliştirdiği iç dişli fikstürü kullanarak, normal somun ve kendinden kilitli somunu seçerek cıvatanın kalibrasyonunu yapmıştır. Farklı sıkma stratejileri ve kalibrasyon yöntemleri aracılığıyla, normal somun ve kendinden kilitli somun arasındaki cıvata kalibrasyon eğrisi farkı incelenmiştir. Otomotiv alt sistem bağlantı elemanlarının eksenel kuvvet testi bazı önerilerde bulunmaktadır.
Cıvataların eksenel kuvvetinin ultrasonik teknoloji ile test edilmesi dolaylı bir test yöntemidir. Sonoelastiklik prensibine göre, katılardaki ses yayılım hızı gerilimle ilişkilidir, bu nedenle ultrasonik dalgalar cıvataların eksenel kuvvetini elde etmek için kullanılabilir [5-8]. Cıvata sıkma işlemi sırasında kendi kendine uzayacak ve aynı zamanda eksenel çekme gerilimi oluşturacaktır. Ultrasonik darbe, cıvatanın başından kuyruğuna iletilecektir. Ortamın yoğunluğundaki ani değişim nedeniyle, orijinal yol boyunca geri dönecek ve cıvatanın yüzeyi piezoelektrik seramik aracılığıyla sinyali alacaktır. Zaman farkı Δt. Ultrasonik testin şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Zaman farkı uzama ile orantılıdır.
Cıvataların eksenel kuvvetinin ultrasonik teknoloji ile test edilmesi dolaylı bir test yöntemidir. Sonoelastiklik prensibine göre, katı maddelerdeki ses yayılma hızı gerilimle ilişkilidir, bu nedenle ultrasonik dalgalar kullanılarak elde edilebilir.cıvataların eksenel kuvvetiCıvata sıkma işlemi sırasında kendi kendine uzayacak ve aynı zamanda eksenel çekme gerilimi oluşturacaktır. Ultrasonik darbe, cıvatanın başından kuyruğuna doğru iletilecektir. Ortamın yoğunluğundaki ani değişim nedeniyle, orijinal yol boyunca geri dönecek ve cıvatanın yüzeyi piezoelektrik seramik aracılığıyla sinyali alacaktır. Zaman farkı Δt. Ultrasonik testin şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Zaman farkı uzama ile orantılıdır.
M12 mm × 1,75 mm × 100 mm ölçülerinde ve ardından cıvataların özelliklerine göre, 5 adet cıvatayı sabitlemek için sıradan cıvatalar kullanın. İlk olarak, farklı kalibrasyon lehim macunu formlarıyla kendinden ankraj testi yapın; bu, cıvata flanşına yapay spiral plaka takıp bastırarak ilk dalgayı taramak (yani, orijinal L0'ı kaydetmek) ve ardından bir aletle 100 N m+30°'ye kadar sıkmak (tip I yöntemi olarak adlandırılır) ve diğerinde ise ilk dalgayı tarayıp bir sıkma tabancasıyla hedef boyuta kadar sıkmaktır (tip I yöntemi olarak adlandırılır). İkinci tip yöntem için, bu işlemde belirli bir tip olacaktır (Şekil 4'te gösterildiği gibi). Şekil 5, sıradan cıvata ve kendinden kilitleme yöntemidir. Şekil 6, tip I yöntemine göre kalibrasyondan sonraki eğridir. Şekil 6, kendinden kilitleme sınıfıdır. Sınıf I ve Sınıf II eğrileri. Kullanım yöntemi şu şekilde olabilir: Ortak çapa sınıfının özel eğrisini kullanın, tamamen aynı (hepsi aynı segment hızı ve nokta sayısıyla orijinden geçer); çapa noktası türünün indeks türünü kilitleyin (tip I ve çapa işareti, aralık farkının eğimi ve nokta sayısı); benzerlikleri elde edin.
Deney 3'te, veri toplama cihazı yazılımındaki Grafik Kurulumu'nun Y3 koordinatı sıcaklık koordinatı olarak ayarlanmıştır (harici bir sıcaklık sensörü kullanılarak), kalibrasyon için cıvatanın rölanti mesafesi 60 mm olarak ayarlanmış ve tork/eksenel kuvvet/sıcaklık ve açı eğrisi kaydedilmiştir. Şekil 8'de görüldüğü gibi, cıvatanın sürekli sıkılmasıyla sıcaklığın sürekli olarak arttığı ve sıcaklık artışının doğrusal olarak kabul edilebileceği görülmektedir. Kalibrasyon için kendinden kilitli somunlu dört cıvata örneği seçilmiştir. Şekil 9, dört cıvatanın kalibrasyon eğrilerini göstermektedir. Dört eğrinin de sağa doğru kaydığı, ancak kayma derecesinin farklı olduğu görülmektedir. Tablo 2, sıkma işlemi sırasında kalibrasyon eğrisinin sağa kayma mesafesini ve sıcaklık artışını kaydetmektedir. Kalibrasyon eğrisinin sağa kayma derecesinin temel olarak sıcaklık artışıyla orantılı olduğu görülmektedir.
3. Sonuç ve Tartışma
Sıkma işlemi sırasında cıvata, eksenel gerilme ve burulma gerilmesinin birleşik etkisine maruz kalır ve ikisinin bileşke kuvveti sonunda cıvatanın akma noktasına ulaşmasına neden olur. Cıvatanın kalibrasyonunda, bağlantı alt sisteminin sıkıştırma kuvvetini sağlamak için kalibrasyon eğrisine yalnızca cıvatanın eksenel kuvveti yansıtılır. Şekil 5'teki test sonuçlarından görülebileceği gibi, kendiliğinden kilitlenen bir somun olmasına rağmen, cıvata elle döndürülerek baskı plakasının yatak yüzeyine oturma noktasına getirildikten sonra ilk uzunluk kaydedilirse, kalibrasyon eğrisi sonuçları sıradan somununkilerle tamamen örtüşmektedir. Bu, bu durumda kendiliğinden kilitlenen somunun kendiliğinden kilitlenme torkunun etkisinin ihmal edilebilir olduğunu göstermektedir.
Eğer cıvata, elektrikli bir tabanca ile doğrudan kendinden kilitli somuna sıkılırsa, Şekil 6'da gösterildiği gibi eğri tamamen sağa doğru kayacaktır. Bu, kendinden kilitleme torkunun kalibrasyon eğrisindeki akustik zaman farkını etkilediğini göstermektedir. Eğrinin başlangıç bölümünün sağa doğru kaydığını gözlemleyin; bu, cıvatanın belirli bir miktarda uzaması durumunda eksenel kuvvetin henüz oluşmadığını veya eksenel kuvvetin çok küçük olduğunu, yani cıvatanın eksenel kuvvet sensörüne bastırılmadığını gösterir. Açıkçası, bu sırada cıvatanın uzaması gerçek uzama değil, yanlış uzamadır. Yanlış uzamanın nedeni, hava ile sıkma işlemi sırasında kendinden kilitleme torku tarafından üretilen ısının ultrasonik dalgaların yayılımını etkilemesidir; bu da eğriye yansır ve cıvatanın uzadığını gösterir; bu da sıcaklığın ultrasonik dalga üzerinde bir etkisi olduğunu gösterir. Şekil 6'da, kalibrasyon için kendiliğinden kilitlenen somun da kullanılmıştır, ancak kalibrasyon eğrisinin sağa kaymamasının nedeni, kendiliğinden kilitlenen somun vidalanırken sürtünme olmasına rağmen ısı oluşmasıdır; ancak bu ısı, cıvatanın başlangıç uzunluğunun kaydedilmesinde zaten hesaba katılmıştır. Ayrıca, cıvata kalibrasyon süresi çok kısadır (genellikle 5 saniyeden az), bu nedenle sıcaklığın etkisi kalibrasyon karakteristik eğrisinde görünmez.
Yukarıdaki analizden görülebileceği gibi, hava ile sıkma işleminde diş sürtünmesi cıvata sıcaklığının yükselmesine neden olur, bu da ultrasonik dalga hızını azaltır ve bu da kalibrasyon eğrisinin sağa doğru paralel bir kayması olarak kendini gösterir. Tork, her ikisi de diş sürtünmesiyle üretilen ısı ile orantılıdır (Şekil 10). Tablo 2'de, tüm sıkma işlemi boyunca kalibrasyon eğrisinin sağa kaymasının büyüklüğü ve cıvatanın sıcaklık artışı hesaplanmıştır. Kalibrasyon eğrisinin sağa kaymasının büyüklüğünün sıcaklık artışının derecesiyle tutarlı olduğu ve doğrusal orantılı bir ilişkiye sahip olduğu görülmektedir. Oran yaklaşık 10,1'dir. Sıcaklığın 10°C arttığı varsayıldığında, akustik zaman farkı 101 ns artar ve bu da M12 cıvata kalibrasyon eğrisinde 24,4 kN'luk eksenel kuvvete karşılık gelir. Fiziksel açıdan bakıldığında, sıcaklık artışının cıvata malzemesinin rezonans özelliğinin değişmesine neden olacağı, dolayısıyla ultrasonik dalganın cıvata ortamındaki hızının değişeceği ve bunun da ultrasonik yayılma süresini etkileyeceği açıklanmaktadır.
4. Öneri
Sıradan bir somun kullanırken vekendinden kilitli somunCıvatanın karakteristik eğrisini kalibre etmek için, farklı yöntemler nedeniyle farklı kalibrasyon karakteristik eğrileri elde edilecektir. Kendinden kilitli somunun sıkma torku, cıvatanın sıcaklığını artırır, bu da ultrasonik zaman farkını artırır ve elde edilen kalibrasyon karakteristik eğrisi paralel olarak sağa doğru kayar.
Laboratuvar testleri sırasında, ultrasonik dalga üzerindeki sıcaklık etkisinin mümkün olduğunca ortadan kaldırılması veya cıvata kalibrasyonu ve eksenel kuvvet testi olmak üzere iki aşamada aynı kalibrasyon yönteminin kullanılması gerekmektedir.
Yayın tarihi: 19 Ekim 2022
