थ्रेडेड फास्टनरों को कसने के तरीके

बोल्टेड असेंबली में प्रमुख चुनौतियों में से एक उचित कसने के तरीकों के माध्यम से सटीक प्रीलोड प्राप्त करना है। गलत कसने की प्रक्रियाओं के कारण अपर्याप्त प्रीलोड बोल्ट कनेक्शन विफलता का एक सामान्य कारण है। डिजाइनरों को मुख्यधारा की बोल्ट कसने की तकनीकों के सिद्धांतों और विशेषताओं से परिचित होना चाहिए। यह आलेख बोल्ट प्रीलोड नियंत्रण के लिए व्यवस्थित रूप से छह प्राथमिक तरीकों का परिचय देता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अपनाई गई कसने की विधि की परवाह किए बिना प्रीलोड बिखराव की एक निश्चित डिग्री अपरिहार्य है, जो सामान्य प्रक्रिया विशेषताओं से संबंधित है।

थ्रेडेड के प्रीलोड को नियंत्रित करने के लिए छह मुख्यधारा विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैफास्टनर:टॉर्क-नियंत्रित कसना, कोण-नियंत्रित कसना, उपज-बिंदु नियंत्रित कसना, बोल्ट खींचना कसना, थर्मल कसना, और तनाव-संकेत कसना।

1. टॉर्क-नियंत्रित कसना

टॉर्क-नियंत्रित कसना औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली प्रीलोड नियंत्रण विधि है। बोल्ट असेंबली के लिए आवश्यक रेटेड कसने वाला टॉर्क मानक टॉर्क तालिकाओं से प्राप्त किया जा सकता है या कसने वाले टॉर्क और बोल्ट प्रीलोड के बीच सहसंबंध के अनुसार गणना की जा सकती है।

कसने के दौरान, बोल्ट शैंक अक्षीय तन्य तनाव और मरोड़ वाले कतरनी तनाव दोनों को सहन करता है। पारंपरिक टॉर्क संदर्भ तालिकाएं आम तौर पर मरोड़ वाले तनाव को नजरअंदाज करती हैं और मानती हैं कि कुल तनाव का 75% प्रभावी अक्षीय तनाव में योगदान देता है। उच्च घर्षण स्थितियों के तहत, मरोड़ वाला तनाव काफी बढ़ जाता है। जब अक्षीय तनाव के साथ आरोपित किया जाता है, तो समतुल्य तनाव सामग्री उपज शक्ति से अधिक हो सकता है और बोल्ट विफलता का कारण बन सकता है। उच्च सटीकता के लिए, प्रक्रिया को इस तरह नियंत्रित किया जाता है कि संयुक्त समतुल्य तनाव उपज शक्ति का लगभग 90% तक पहुंच जाता है, जिससे अक्षीय और मरोड़ वाले तनाव युग्मन को संतुलित करके सुरक्षित और विश्वसनीय असेंबली सुनिश्चित होती है।

टॉर्क-प्रधान स्व-लॉकिंग फास्टनरों जैसेनायलॉन ताला नट और मैकेनिकल लॉक नट को ढीलापन रोकने के लिए कंपन-प्रवण परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ये फास्टनर कसने के दौरान बोल्ट शैंक में मरोड़ वाले तनाव को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं और टॉर्क-टू-प्रीलोड रूपांतरण दक्षता को बदल देते हैं। इसलिए, पैरामीटर सेटिंग के दौरान टॉर्क मान को तदनुसार समायोजित किया जाना चाहिए।

टॉर्क-नियंत्रित कसने की प्रमुख सीमा यह है कि लागू टॉर्क का 85% से 95% धागे और असर-सतह के घर्षण को दूर करने के लिए खर्च किया जाता है। घर्षण स्थितियों में मामूली बदलाव के परिणामस्वरूप पर्याप्त प्रीलोड विचलन हो सकता है। फास्टनरों पर घर्षण स्टेबलाइजर्स लगाने से घर्षण फैलाव को कम किया जा सकता है और कसने की सटीकता में सुधार हो सकता है।

टॉर्क कसने की सटीकता में सुधार के लिए मानक उपायों को संक्षेप में निम्नानुसार प्रस्तुत किया गया है:

1. सादे फ्लैट वॉशर का उपयोग करने से बचें। वॉशर और संपर्क सतहों के बीच सापेक्ष फिसलन प्रभावी घर्षण त्रिज्या को बदल देती है और टॉर्क-प्रीलोड संबंध को विकृत कर देती है। यदि सतह के दबाव को कम करने के लिए बड़े असर क्षेत्र की आवश्यकता होती है, तो फ्लैंज बोल्ट और फ्लैंज नट को प्राथमिकता दी जाती है।

2. वास्तविक अंशांकन के माध्यम से कसने वाले टॉर्क का निर्धारण करें। वास्तविक असेंबली स्थितियों के तहत ऑन-साइट कसने के अंशांकन के लिए स्ट्रेन गेज को बोल्ट शैंक से जोड़ा जा सकता है। बोल्ट हेड के नीचे स्थापित लोड सेल सहायक माप प्रदान करते हैं लेकिन परिवर्तित संपर्क विशेषताओं के कारण स्ट्रेन गेज की तुलना में कम सटीक होते हैं।

3. जब प्रायोगिक अंशांकन अनुपलब्ध हो, तो फास्टनर मशीनिंग सहिष्णुता, नट बेयरिंग आयाम और लॉकिंग टॉर्क विशेषताओं के आधार पर मानक कसने वाले टॉर्क की व्यापक रूप से गणना करें। बोल्ट साइंस द्वारा विकसित पेशेवर टॉर्क गणना कार्यक्रम TORQUE सटीक गणना का एहसास करा सकता है।

4. ±5% की मानक सहनशीलता के साथ असेंबली ड्राइंग पर कसने वाले टॉर्क मान निर्दिष्ट करें। महत्वपूर्ण जोड़ों के लिए, कैलिब्रेटेड टॉर्क रिंच का उपयोग करें और असेंबली के बाद टॉर्क सत्यापन करें।

अलग-अलग कसने के तरीकों के परिणामस्वरूप अलग-अलग प्रीलोड फैलाव स्तर होते हैं, जिनमें से शुद्ध टोक़ नियंत्रण अपेक्षाकृत बड़ा विचलन प्रस्तुत करता है।

2. कोण-नियंत्रित कसना

कोण-नियंत्रित कसने, जिसे नट रोटेशन विधि के रूप में भी जाना जाता है, को द्वितीय विश्व युद्ध के तुरंत बाद मैन्युअल असेंबली के लिए पेश किया गया था और अब यह बिजली कसने वाले उपकरणों के साथ संगत है। प्रक्रिया पहले बोल्ट को सीटिंग टॉर्क तक कसती है और फिर बोल्ट को आंशिक प्लास्टिक विरूपण में लाने के लिए नट को पूर्व निर्धारित कोण से घुमाती है। यह विधि उपज शक्ति सहनशीलता के कारण होने वाले प्रीलोड उतार-चढ़ाव को प्रभावी ढंग से कम करती है और शुद्ध टॉर्क कसने की तुलना में बेहतर प्रीलोड स्थिरता प्रदान करती है।

मुख्य नुकसानों में कसने वाले कोणों के प्रयोगात्मक अंशांकन की आवश्यकता (कोई सार्वभौमिक लागू पैरामीटर नहीं) और सीमित पुन: प्रयोज्यता शामिल है। प्लास्टिक विरूपण के बाद बार-बार कसने से फास्टनरों की थकान विफलता आसानी से हो जाती है।

3. उपज‑प्वाइंट नियंत्रित कसना

एसपीएस द्वारा विकसित और संयुक्त नियंत्रण विधि के रूप में भी जाना जाता है, यह तकनीक उच्चतम प्रीलोड सटीकता में से एक प्रदान करती है। यह घर्षण गुणांक भिन्नता के प्रभाव को कम करता है और अत्यधिक सुसंगत बोल्ट प्रीलोड प्राप्त करता है।

कसने के अनुभव के मैनुअल निर्णय से व्युत्पन्न, यह विधि वास्तविक समय टॉर्क और रोटेशन कोण डेटा एकत्र करने के लिए एक उच्च परिशुद्धता इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली को अपनाती है। टॉर्क ग्रेडिएंट के ढलान परिवर्तन की निगरानी करके, सिस्टम बोल्ट उपज बिंदु की सटीक पहचान करता है और ओवरलोडिंग से बचने के लिए तुरंत कसना समाप्त कर देता है।

बेहतर स्थिरता के बावजूद, थ्रेड घर्षण के कारण मामूली प्रीलोड बिखराव अभी भी मौजूद है। उच्च थ्रेड घर्षण से मरोड़ वाला तनाव बढ़ जाता है और समान उपज सीमा के तहत अक्षीय प्रीलोड कम हो जाता है। यह विधि तनाव और मरोड़ के संयुक्त प्रभाव के तहत बोल्ट की उपज का सटीक पता लगाती है।

यील्ड-पॉइंट नियंत्रित कसने का व्यापक रूप से महत्वपूर्ण घटकों जैसे के लिए उपयोग किया जाता हैसिलेंडर हेड बोल्ट और कनेक्टिंग रॉड बोल्ट, स्थिर उच्च प्रीलोड प्रदान करते हैं और अनुकूलित बोल्ट आकार की अनुमति देते हैं। हालाँकि, समर्पित बुद्धिमान कसने वाले उपकरणों की उच्च लागत व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है। पेशेवर उपकरणों के मिलान के बिना क्षेत्र के रखरखाव में विश्वसनीय उच्च परिशुद्धता प्रीलोड की गारंटी नहीं दी जा सकती है।

4. बोल्ट स्ट्रेचिंग कसना

बड़े-व्यास वाले बोल्टों को अत्यधिक कसने वाले टॉर्क की आवश्यकता होती है, जो पारंपरिक उपकरणों के लिए कठिन है। 20 मिमी व्यास से ऊपर के बोल्ट के लिए, अत्यधिक टॉर्क प्रतिक्रिया बल और सीमित ऑपरेटिंग स्थान से बचने के लिए, हाइड्रोलिक टॉर्क रिंच को बदलने के लिए आमतौर पर हाइड्रोलिक स्ट्रेचिंग को अपनाया जाता है।

कार्य सिद्धांत: नट के ऊपर एक समर्पित हाइड्रोलिक सिलेंडर लगाया जाता है। बोल्ट या स्टड धागा पूरी तरह से नट के माध्यम से फैलता है और स्ट्रेचिंग फिक्स्चर से जुड़ता है। हाइड्रोलिक दबाव लोचदार बढ़ाव उत्पन्न करने के लिए बोल्ट को अक्षीय रूप से खींचता है। स्ट्रेचिंग लोड को बनाए रखते हुए, नट को सॉकेट और टॉर्क बार का उपयोग करके मैन्युअल रूप से घुमाया जाता है और लॉक किया जाता है।

यह विधि सटीक हाइड्रोलिक दबाव नियंत्रण के माध्यम से अत्यधिक उच्च प्रीलोड सटीकता प्रदान करती है। हालाँकि, इलास्टिक रिबाउंड के कारण दबाव रिलीज़ होने के बाद मामूली प्रीलोड हानि होती है। संक्षारणित या जब्त किए गए नटों को नष्ट करना एक बड़ी परिचालन कठिनाई बनी हुई है।

5. थर्मल कसना

थर्मल कसने से धातु की थर्मल विस्तार विशेषताओं का उपयोग होता है। बोल्ट को गर्म किया जाता है और लम्बा किया जाता है, और नट को घुमाया और स्थापित किया जाता है। शीतलन के दौरान, बोल्ट सिकुड़ने का प्रयास करता है लेकिन क्लैंप किए गए घटकों द्वारा अनुदैर्ध्य रूप से बाधित होता है, जिससे स्थिर अक्षीय प्रीलोड उत्पन्न होता है।

सामान्य हीटिंग विधियों में प्रत्यक्ष लौ हीटिंग, हीटिंग जैकेट कॉइल्स और कार्बन प्रतिरोध हीटिंग तत्व शामिल हैं। यह प्रक्रिया समय लेने वाली है, और सटीक तनाव माप के लिए परिवेश के तापमान तक पूर्ण शीतलन की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप कम दक्षता होती है। इसका उपयोग सामान्य उद्योगों में शायद ही कभी किया जाता है और यह केवल अल्ट्रा-बड़े हेवी-ड्यूटी बोल्ट के लिए लागू होता है।

6. तनाव-संकेतित कसाव

यह विधि बोल्ट बढ़ाव और प्रीलोड को अप्रत्यक्ष रूप से मापने के लिए विशेष लोड-संकेतक फास्टनरों, लोड-संकेत वॉशर, या विरूपण का पता लगाने वाली तकनीकों को अपनाती है, जिसमें विभिन्न प्रकार के उच्च-परिशुद्धता असेंबली समाधान शामिल होते हैं।

विशिष्ट तनाव-सूचक बोल्ट में रोटाबोल्ट और हाईबोल्ट शामिल हैं। रोटाबोल्ट में एक आंतरिक मापने वाले पिन और एक घूमने योग्य क्लीयरेंस संरचना के साथ एक केंद्रीय ड्रिल छेद होता है। इलास्टिक स्ट्रेचिंग के दौरान पिन अनलोडेड रहता है; एक बार पूर्ण प्रीलोड प्राप्त हो जाने पर, क्लीयरेंस गायब हो जाता है और रोटेशन लॉक हो जाता है, जो सही कसने का संकेत देता है। HiBolt एक समान सिद्धांत को अपनाता है, जिसमें मामूली बोल्ट संकोचन तनाव की स्थिति को प्रतिबिंबित करने के लिए केंद्रीय पिन को जकड़ देता है।

सिविल इंजीनियरिंग इस्पात संरचनाओं में लोड-इंडिकेटिंग वॉशर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वॉशर की सतह पर पूर्व-निर्मित उभार लोड के तहत प्लास्टिक विरूपण से गुजरते हैं। फीलर गेज के साथ अवशिष्ट अंतर को मापकर सही प्रीलोड को सत्यापित किया जाता है। इस प्रकार के वॉशर का उपयोग परिशुद्धता यांत्रिक असेंबली में शायद ही कभी किया जाता है।

बोल्ट बढ़ाव को सीधे माइक्रोमीटर का उपयोग करके मापा जा सकता है या अल्ट्रासोनिक परीक्षण के माध्यम से सटीक रूप से पता लगाया जा सकता है। बढ़ाव मूल्यों को वास्तविक समय में परिवर्तित किया जा सकता हैपेंचअंशांकन या गणना के माध्यम से प्रीलोड करें। अल्ट्रासोनिक माप के लिए, बोल्ट हेड और अंतिम सतह को इष्टतम ध्वनिक प्रतिबिंब और परीक्षण सटीकता सुनिश्चित करने के लिए पीसने की आवश्यकता होती है।