SE518436C2 - Metod för bestämning av axialkraften i ett gängat fästelement vid åtdragning över sträckgränsen - Google Patents

Description

98707-990909 5 1 8 4 36 klämkraftsförmàga hos fästelementet eftersom det förspänns över sin sträckgräns, men det finns ingen möjlighet att bestämma den aktuellt àstadkomna axialkraften på fästelementet. Förekommande variationer i friktionsmotstàndet i fästelementet förorsakar avsevärda avvikelser hos den àstadkomna axialkraften inte bara vid sträckgränsen men ocksà i den slutliga avstängningspunkten.

En välkänd metod för bestämning av axialkraften i fästelement, vilken beskrivs i exempelvis US-patentet 3,969,8l0, innefattar mätning av förändringen i flykttid hos överljudsvágor som alstras axiellt i fästelementet.

Denna metod är tillämpbar vid àtdragning av fästelement inom det elastiska deformationsomràdet enbart, eftersom direkt överensstämmelse mellan överljudsvágornas flykttid och axialkraften endast förekommer vid ett linjärt förhållande mellan förlängning av fästelementet och axialkraften. Detta är emellertid inte fallet i det plastiska deformationsomràdet där fästelementet förlängs vid endast en làg axialkrafthöjning. Detta innebär att denna metod som tidigare finns beskriven inte är användbar för bestämning av axialkraften pà fästelement vid plastisk àtdragning.

Det har också tidigare föreslagits en metod för bestämning av den àstadkomna axialkraften i ett fästelement genom mätning av förändringen i flykttid hos ultraljudvàgor som alstras i fästelementet, även vid àtdragning av fästelement in i det plastiska deformationsomràdet. Denna metod baserar sig pà att man före átdragningen fastställer förhållandet mellan förändringen i ultraljudsvàgornas flykttid och axialkraften på den aktuella typen av fästelement. Baserat på denna information bestäms sedan den àstadkomna axialkraften genom mätning av förändringar i flykttiden hos ultraljudvàgorna i relation till det tidigare fastställda förhållandet mellan flykttiden och axialkraften. 98707-990909 518 436 :I2š:ïlš'â-5'ïï5' Som nämnts ovan motsvarar inte axialkraften vid sträckgränsen direkt förlängningen hos fästelementet, utan axialkraften beror också på de aktuella friktionsförhàllandena i fästelementet. Detta beror på det faktum att ett högt friktionsmotstånd i fästelementet åstadkommer en ökad skjuvande belastning pá fästelementet, och en plastisk deformation av fästelementet sker därför vid en lägre axialkraft. Axialkraften vid sträckgränsen för en viss typ av fästelement varierar alltså en hel del eftersom den i allra högsta grad är beroende av de aktuella friktionsförhàllandena i fästelementet.

Uppfinningen avser att åstadkomma en metod för noggrann bestämning av axialkraften vid ett gängat fästelement då det senare àtdrages till en förspänningsnivà ovanför sträckgränsen genom användning av förändringen i flykttid hos ultraljudsvágor som alstras i fästelementet för att därigenom bestämma axialkraften vid sträckgränsen liksom den slutliga förspänningsnivàn hos fästelementet.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.

Den nya metoden enligt uppfinningen innefattar en före átdragningen utförd undersökningsprocedur i vilken den aktuella typen av fästelement utsätts för àtdragningsförlopp inkluderande förspänning in i det plastiska deformationsomràdet. Denna före átdragningen utförda undersökningsprocedur innefattar àtdragning av ett antal fästelement till en nivà ovanför sträckgränsen under det att det pàlagda momentet, rotationsvinkeln, axialkraften, och flykttiden för överljudsvàgor i fästelementet mäts med hjälp av lämplig utrustning.

Det är därigenom möjligt att bestämma förhållandet mellan axialkraften, rotationsvinkeln och ultraljudvàgornas flykttid. Det är också möjligt att undersöka storleken och nu nu 98707-990909 518 43.6 n z' spridningen hos den momentnivà vid vilken fästelementet börjar deformeras plastiskt. Det är viktigt att fastställa förhållandet mellan axialkraft och ultraljudvàgornas flykttid i det plastiska deformationsomràdet hos fästelementet, eftersom det är i detta område detta förhållande icke längre är linjärt.

Det är av särskild vikt att undersöka hur axialkraften ovanför sträckgränsen varierar med axialkraften vid sträckgränsen. Ju högre friktionsmotstàndet är desto lägre axialkraft förekommer vid sträckgränsen. Som nämnts ovan är förklaringen till detta att både axialkraften och torsionsbelastningen bidrar till pàkänningar i fästelementet och förorsakar tillsammans att fästelementets material plasticerar vid en viss nivå. Detta innebär att ett högt friktionsmotstånd fär fästelementets material att plasticera vid en lägre axialbelastning och att det således är viktigt att inkludera i denna undersökningsprocedur fästelement som har det lägsta och det högsta friktionsmotstàndet som kan förväntas i en normal fästelementproduktion, eftersom detta skulle ge en indikation inte bara pà spridningsomràdet för friktionsmotstàndet utan också den lägsta förväntade axialkraften vid sträckgränsen hos fästelementen. Denna information är av avgörande betydelse vid bestämning av den korrekta storleken av det fästelement som skall användas.

Trots att ultraljudvágornas flykttid avspeglar axialkraften i det elastiska deformationsomràdet är det inte möjligt att använda denna flykttid för att indikera sträckgränsen.

Sträckgränsen avkänns istället som en signifikativ förändring av moment-/vinkelförhàllandet. Vid sträckgränsen bestäms ultraljudvàgornas flykttid för att göra det möjligt att relatera axialkraften i det följande plastiska deformationsomràdet till ett motsvarande axialkraft/flykttidsförhàllande som fastställts under den före àtdragningen utförda undersökningsproceduren. 98707-990909 51 8 436 I praktiken är ett fästelement av den aktuella typen avsett att åtdras till en förutbestämd axialbelastning som valts inom det tillgängliga området för denna typ av fästelement vilket fastställs under de tidigare testdragningarna av fästelementet. Ett moment påläggs fästelementet och de momentana värdena av moment, rotationsvinkel och flykttid av ultraljudsvågor indikeras. Ultraljudvågornas flykttid indikeras från förloppets start för att åstadkomma ett värde för flykttiden genom fàstelementet i obelastat tillstånd.

Då sträckgränsen bestämts genom förändringen i moment- /vinkelförhållandet fortsätter àtdragningen tills ett flykttidsvärde på ultraljudsvågorna uppnås som enligt den före àtdragningen genomförda undersökningen motsvarar en önskad axialkraft.

Genom att indikera värdet för ultraljudvàgornas flykttid genom fästelementet vid sträckgränsen och jämföra det med det följande flykttidsvärdet som indikerats ovan sträckgränsen är det möjligt att kompensera för variationer i friktionsmotståndet från ett fästelement till ett annat och för att åstadkomma ett i huvudsak förbättrat resultat vad avser den axialkraft som uppnås i fästelmentet.

I diagrammet som visas på den bifogade ritningen återfinns kurvor som illustrerar förhållandet mellan axialkraften N och rotationsvinkeln ® hos två fästelement I och II då dessa åtdrages in i det plastiska deformationsområdet.

Beroende på skillnaden i friktionsmotstånd mellan de två fästelementen uppnås sträckgränsen vid två olika nivåer på axialkraft, nämligen den lägre nivån Nu hos det fästelement som har det högre friktionsmotståndet och vid en högre nivå Nu för det fästelement som har det lägre friktionsmotståndet. 98707-990909 518 436 ÅS* I diagrammet visas också med streckade linjer hur ultraljudvàgornas flykttid At förändras i relation till rotationsvinkeln ® i det plastiska deformationsområdet.

Under den elastiska deformationen av fästelementet förändras flykttiden linjärt tillsammans med axialkraften, men beroende pà den plastiska deformationen hos fästelementets material förändrar sig flykttiden något långsammare i relation till fästelementets förlängning.

Flykttiden At för det de alstrade ultraljudvågorna fortsätter således att öka i huvudsak som en linjär funktion också ovanför sträckgränsen, under det att axialkraften N får en mycket mindre icke-linjär ökningsgrad. De vertikala pilarna i diagrammet illustrerar projektioner av den förutbestämda slutliga flykttiden At? på två olika axialkraft-/vinkelkurvor. Därigenom illustreras klart att det uppstår en signifikativ skillnad i den slutliga axialkraften NF i de två fästelementen.

Detta beror pà den klara skillnaden i axialkraft Nu respektive NH, som verkligen uppnås vid de respektive sträckgränserna.

Om man önskar avsluta àtdragningsförloppet vid en flykttidsnivå AtF kommer högfriktionsfästelementet I att ge en slutlig axialkraft NH som är mycket lägre än den slutliga axialkraften Næ åstadkommen vid fästelementet II med den lägre friktionen. Detta beror på det faktum att högfriktionsfästelementet I producerar en relativt låg axialkraft NU vid sin sträckgräns vilken nås vid en förlängning som reflekteras av flykttiden Atn.

Fästelementet II med den lägre friktionen ger å andra sidan en relativt hög axialkraft Nu i vid sin sträckgräns där fästelementets förlängning som avspeglas i flykttiden Atv.

Se diagrammet. 98707-990909 518 436 Genom att relatera den förutbestämda slutliga flykttidsnivàn AtF för ultraljudvàgorna till flykttiden At, vid den aktuella sträckgränsen och jämföra den med resultat av den före átdragningen genomförda undersökningen är det möjligt att bestämma den slutligen àstadkomna axialkraften NF. Därigenom kan man åstadkomma en kompensation för inverkan av det varierande friktionsmotstàndet på den uppnådda axialkraften NF i det plastiska deformationsomràdet hos fästelementet.

Claims (4)

518 436 Patentkrav.

1. Metod för bestämning av axialkraften (N) i ett gängat fästelement vid åtdragning förbi sträckgränsen för fästelementet, innefattande mätning av flykttiden (At) för överljudsvågor alstrade i fästelementet, varvid sträckgränsen för fästelementet indikeras såsom en signifikativ förändring av förhållandet mellan två åtdragningsparametrar, och axialkraften (Ny) i fästelementet vid sträckgränsen bestäms genom att jämföra den aktuella skillnaden i ultraljudvågomas flykttid (At) i fästelementet i obelastat tillstånd och vid sträckgränsen med- den skillnad som föreligger mellan överljudvågomas flykttid (At) i obelastat tillstånd och vid sträckgränsen enligt ett före åtdragningen fastställt linjärt förhållande mellan axialkraften (N) och överljudvågomas flykttid (At) under sträckgränsen, k ä n n e t e c k n a d av att den momentana flykttiden (At) hos ultraljudvågorna ovanför sträckgränsen relateras både till överljudvågomas flykttid (Aty) vid sträckgränsen och till det före åtdragningen fastställda förhållandet mellan axialkraften (N) och överljudvågomas flykttid (At) ovanför sträckgränsen hos den aktuella typen av fästelement, varigenom fastställs den axialkraft (N) som erhålls för en viss flykttid (At) hos överljudsvågoma.

2. Metod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att i en före åtdragningen utförd studie av ett antal fästelement som representerar en normalt förväntad spridning av friktionsegenskapema hos den aktuella typen av fästelement fastställer den maximala flykttiden (Atmax) som motsvarar en största säkerhetsrotationsvinkel (amax) bortom sträckgränsen för vart och ett av fästelementen, varvid den maximala flykttiden (Atmax) hos det fästelement som uppvisar den lägsta sträckgränsen motsvarar den högsta slutliga axialkraften(NF) som med säkerhet kan förväntas av den aktuella typen av fästelement.

3. Metod för åtdragnin g av ett gängat fästelement till en förutbestämd axialkraft (Np) bortom sträckgränsen, innefattande avkännin g av de momentana värdena av överfört moment , vinkelförskjutning ((1)) av fästelementet, och flykttiden (At) hos överljudsvågor alstrade i fästelementet, varvid sträckgränsen indikeras såsom en signifikant förändring av moment / vinkel-förhållandet, samt fastställs överljudvågomas flykttid (Aty) vid sträckgränsen, k ä n n e t e c k n a d av att axialkraften (Ny) vid sträckgränsen fastställs genom jämförelse av överljudvågomas flykttid (Aty) vid sträckgränsen och en före åtdragningen fastställd flykttid (A) för överljudsvågoma vid obelastat fästelement, varvid 518 436¿::==¿::¿ *" f? åtdragningen av fästelementet genomförs bortom sträckgränsen tills den momentana flykttiden (At) för överljudsvågoma når en nivå som enligt det före åtdragningen fastställda förhållandet mellan flykttiden (At) och axialkraften (N) ovanför sträckgränsen motsvarar den önskade axialkraften (Np) .

4. Metod enligt kravet 3, k ä n n e t e e k n a d av att i en före åtdragningen utförd studie av ett antal fastelement som representerar en normalt förväntad spridning av friktionsegenskaperna hos den aktuella typen av fästelement fastställer den maximala flykttiden (Atm) som motsvarar en största säkerhetsrotationsvinkel (amax) bortom sträckgränsen för vart och ett av fästelementen, varvid den maximala flykttiden (Atmax) hos det fästelement som uppvisar den lägsta sträckgränsen motsvarar den högsta slutliga axialkraften(Np) som med säkerhet kan förväntas av den aktuella typen av fästelement.