Siła docisku do montażu w tworzywach sztucznych

Co to jest siła docisku?

Siła docisku w połączeniu śrubowym to obciążenie, które działa na elementy połączenia, aby utrzymać je razem i oprzeć się wszelkim obciążeniom zewnętrznym, których mogą doświadczyć. Obciążenia te to zazwyczaj wibracje i/lub naprężenia, które mogą być statyczne lub dynamiczne.

Podczas montażu połączenia śrubowego zamieniamy obrót na przemieszczenie. Przyłożony moment obrotowy obraca śrubę, która dzięki spirali gwintu przesuwa się osiowo w złączu do momentu osadzenia łba śruby. Od tego momentu przyłożony moment obrotowy generuje naprężenie w kierunku osiowym (obciążenie wstępne). Naprężenie to jest przenoszone na części, zaciskając je.

Example of plastic assembly
Fig. 1 Przykład montażu w tworzywie

Jak dużej siły zacisku potrzebuję?

Należy pamiętać, że siła zacisku musi być odpowiednia, aby zapewnić bezpieczne i mocne połączenie. Jeśli siła zacisku jest niewystarczająca, wystarczająco duże obciążenie zewnętrzne może rozdzielić części, powodując słabe i niestabilne połączenie. Może to prowadzić do przedwczesnych pęknięć lub awarii z powodu utraty szczelności. Z drugiej strony, jeśli siła zacisku jest nadmierna, w częściach mogą wystąpić odkształcenia plastyczne, a nawet ich pęknięcie, co ostatecznie prowadzi do pęknięć lub wycieków.

Torque curve for plastic assembly
Fig. 2 Krzywa momentu obrotowego montażu w tworzywie sztucznym

Zwykle rozpatrujemy połączenia w kategoriach energii, więc siła przyłożona w czasie, taka jak moment obrotowy podczas dokręcania, wprowadza energię do połączenia. Energia ta jest magazynowana w postaci zacisku i pozwala złączu wytrzymać obciążenia zewnętrzne.

Warto zauważyć, że transfer energii w połączeniach śrubowych jest dość nieefektywny, ponieważ znaczna ilość energii jest tracona z powodu tarcia między elementami ślizgowymi. Kontrola warunków tarcia jest ważna dla określenia ostatecznego zacisku przenoszonego na złącze.

Clamping force depending on friction
Fig. 3 Siła docisku zależna od tarcia

Zastosowanie wyższego momentu obrotowego nie zawsze skutkuje większą siłą zacisku. Istnieje wiele innych czynników, które decydują o zdolności zaciskania danej klasy śrub:

  • Moment dokręcania: jest to maksymalny moment przyłożony do śruby i główny czynnik odpowiedzialny za siłę zacisku.
  • Współczynnik tarcia powłoki: im większy współczynnik tarcia, tym mniejsza siła zacisku wynikająca z wejściowego momentu obrotowego. (Patrz rys. 3).
  • Wydajność wgłębienia: wgłębienie przenosi wejściowy moment obrotowy z śrubokręta na śrubę. Wysoce wydajne wgłębienie umożliwia lepsze przenoszenie momentu obrotowego, a w konsekwencji większą siłę zacisku zespołu. Wgłębienie TORX PLUS® gwarantuje optymalne przenoszenie momentu obrotowego, zapewniając większą siłę zacisku niż wgłębienia napędowe Philips lub POZI.
  • Geometria gwintu: konstrukcja gwintu wpływa również na stosunek momentu obrotowego do siły zacisku. Ogólnie rzecz biorąc, drobniejszy skok zwiększa siłę zacisku, jeśli wynikający z tego wzrost tarcia nie przewyższa tego efektu.

Jak zmierzyć siłę zacisku?

Istnieją dokładne techniki pomiaru siły zacisku w złączu, ale może to być skomplikowane, ponieważ większość czujników musi być umieszczona wewnątrz złącza. Wyciąganie czujnika w takim przypadku jest poważną niedogodnością w procesach przemysłowych. Z tego powodu siła zacisku jest zwykle charakteryzowana pośrednio poprzez pomiar momentu obrotowego. Moment obrotowy jest proporcjonalny do przyłożonej siły zacisku i może być mierzony na zewnątrz złącza. Dlatego też, aby osiągnąć optymalną siłę zacisku, konieczne jest stosowanie odpowiednich technik dokręcania śrub.

Load cells set up for measuring clamp force
Fig. 4 Load cells set up for measuring clamp force

CELO zaleca stosowanie odpowiednich narzędzi do dokręcania, takich jak klucze dynamometryczne lub wkrętaki elektroniczne, w celu zapewnienia właściwego momentu dokręcania.

Nasi inżynierowie ds. aplikacji mogą pomóc w oszacowaniu siły zacisku w złączu i odpowiednich metod dokręcania, aby ją osiągnąć. Zachęcamy do kontaktu z nami w celu uzyskania wsparcia technicznego.