Анализ резьбового соединения: пример из практики автомобилестроителей в РФ

Некоторое время назад один из наших клиентов столкнулся с серьезной проблемой на сборочной линии: несложное на первый взгляд резьбовое соединение «кронштейн – рама» постоянно привлекало внимание службы контроля качества. Остаточный момент был нестабильным, причем внедрение на данной операции электрического гайковерта, оснащенного датчиками крутящего момента и угла, не помогло.

Подозрения по поводу неисправности гайковерта или некачественных комплектующих не подтвердились. Поскольку у данного производителя не сложилась практика обращения к конструкторам на предмет проверки правильности расчета динамического и статического крутящего момента, было принято решение самостоятельно исследовать резьбовое соединение с помощью нашего анализатора с поверенными и откалиброванными датчиками измерения крутящего момента.

Анализ резьбового соединения

Заказчик предоставил образцы непосредственно на линии, да и сам анализ происходил там же, на реальной раме автомобиля – для чистоты эксперимента. Анализ заключался в том, что сборка производилась с помощью динамометрического ключа, подключенного к регистратору: болт затягивался не до требуемого значения, а до момента полного разрушения резьбового соединения. На графике можно было видеть зону допуска крутящего момента согласно КД (конструкторская документация предприятия), предел текучести болта и предел прочности – так называемую, зону начала разрушения болта. Изучение кривой на графике, полученном с анализатора (см. рисунок ниже), показало, что расчетное значение динамического момента (т.е. момента затяжки) составляло порядка 26% от предела текучести болта.

Из теории затяжки резьбовых соединений известно, что для получения стабильного стягивающего усилия важно нагружать болт с крутящим моментом не менее 75% от его предела текучести, чтобы болт начал в прямом смысле растягиваться, обеспечивая пружинящий эффект. К тому же сам болт имел маркировку 10.9, и создавалось впечатление, что он не нагружен, а значит, не работал, как пружина.

Предположение по полученной картине исследования было следующим: в какой-то определенный момент болт класса 8.8 (или 5.7) на производстве был заменен на болт более высокого класса, но при этом корректировки значения момента не было выполнено. Возможно, полную картину не удастся восстановить никогда, но это и не требуется. Важно другое: технологи получили достаточный аргумент для обращения к коллегам из конструкторской службы. И подобных примеров в российской практике все больше…