Šroubovací technika je nejrozšířenější spojovací metodou. Stále více komplexnější montážní úkoly, stoupající požadavky na procesní zabezpečení a vyšší stanovené standardy kvality vyžadují specifická řešení odpovídající vysokým požadavkům. V automobilovém průmyslu jsou používány, s ohledem na lehkou konstrukci automobilů, například materiály jako hliník, lehké kovy a plasty. Tělesa pro čerpadla, elektronické řídící jednotky - ECU´s (Electronic Control Units), airbagy, vybavení interiéru automobilů - všechny tyto produkty jsou běžně šroubovány samotvářecími a samořeznými šrouby. Při šroubování je k dispozici základní vyvrtaný otvor, přičemž šroub sám je závitotvářecím nebo řezacím nástrojem. Co je při šroubování v sériové montáži běžné, platí i u samotvářecích a samořezných šroubů. Utažení na definovaný konečný krouticí moment je osvědčeným parametrem procesu šroubování. Šroubovací proces řízený na krouticí moment je vždy adekvátním řešením, pokud jsou ve šroubovacím procesu k dispozici formovací momenty ve stále stejné velikosti.
Skutečně požadovaná síla, která je nezbytná pro spojení dvou nebo více součástek a pro zajištění bezpečného šroubování, je upínací síla šroubového spoje. Pro nedostatek praktických metod měření upínací síly se běžně v sériové montáži používá pomocná veličina - krouticí moment. Při šroubování již předřezaného závitu je zahrnut krouticí moment do upínací síly. U samotvářecích nebo samořezných šroubů je pro proces řezání a formování závitu část tohoto krouticího momentu použita na formování resp. řezání. Další podíl krouticího momentu generuje upínací sílu.
Jakmile jsou všechny faktory ovlivňující opakovatelnost v přijatelných mezích, je také výsledek montáže s postupem utahovaní „šroubování na krouticí moment“ opakovatelný, objasňuje Jürgen Hierold, manažer prodeje firmy DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG.
Kolísající utahovací momenty přejímají vliv na upínací sílu
Tolerance v průměru šroubu nebo ve vyvrtaném základním otvoru, měnící se struktura materiálu a různé kvality povrchu spojovaných součástek, nebo spojovací elementy mají přímý vliv na velikost formovacího a řezného momentu. Ovlivňují tím také přímo podíl krouticího momentu, který je zapotřebí na finální velikost upínací síly šroubového spoje. Jürgen Hierold toto dál rozvádí:
„Představte si následující případ: Spojovací prvek s průměrem dříku v horním rozsahu tolerance zasahuje do hlavního vyvrtaného otvoru, jehož průměr se nachází díky opotřebení nástroje na spodní hranici tolerance. Ve šroubovací analýze stanovíme, že je pro proces řezání a tváření závitů potřeba cca. 60% vynaloženého krouticího momentu a je k dispozici pouze 40% k vyvinutí upínací síly. Změní-li se tolerance a malý průměr dříku působí na velký základní otvor, potom se zdá také toto šroubování na krouticí moment na první pohled v pořádku. Při šroubovací analýze ale vychází najevo: Tvářecí a řezací proces potřebuje pouze 30% a podíl krouticího momentu zodpovědný za upínací sílu odvádí 70% do upínací síly. Toto může vést jednak ke zničení součástek, tak i k nedostatečnému, procesně nezabezpečenému šroubování.“
Posuzuje-li se kvalita šroubování samořeznými a samotvářecími šrouby na základě hodnot krouticího momentu, dostaneme výsledky, které jsou na první pohled v pořádku. Senzorika ve šroubovacím vřetenu hlásí úspěšnou konečnou hodnotu utažení (utažení je v pořádku). „Poté přece nevíme, jak je krouticí moment proporcionálně rozdělen ve formovacím/řezacím procesu k upínací síle“, říká obchodní manažer. „Cílem šroubování není proto konstantní hodnota konečného krouticího momentu, nýbrž konstantní upínací síla.“
Aby byly zajištěny konzistentní upínací síly také u klesajících momentů, vyvinula firma DEPRAG, která se specializuje na šroubovací techniku, metodu tření. „S tímto postupem je zajištěna konstantní upínací síla, aby došlo již během montážního procesu k odsouhlasení konečného krouticího momentu nezbytného pro upínací sílu.“
Stanovení upínací síly pomocí metody tření
Šroubování pomocí metody tření firmy DEPRAG se zakládá na výsledcích ze šroubovací analýzy. V průběhové křivce krouticího momentu je stanovena prahová hodnota pro měření úhlu a na základě analýz je definován rozsah pro měření hodnot tření. Z řady naměřených výsledků krouticího momentu je spočítána střední hodnota nebo špičková hodnota - hodnota tření. K tomu je poté přidán rozdílný moment. Vypínací moment je součet hodnoty tření a rozdílného momentu. V tomto způsobu postupu je zahrnuta i odlišnost v metodách ostatních poskytovatelů. Zobrazíme hodnotu tření díky úhlové vzdálenosti, jiné díky opření hlavy, objasňuje Jürgen Hierold metodu tření firmy DEPRAG. „Určení třecích hodnot přes opření hlavy spoléhá na výstup naměřené hodnoty, spoléháme na dráhu měření s mnoha jednotlivými hodnotami a vybereme si z toho střední hodnotu. To je bezpečná cesta.“
Upínací síla je zajištěna s procesním zabezpečením pomocí šroubování na krouticí moment nezávisle na třecích hodnotách přes výkyvy vzniklé ve tvářecím a řezacím procesu. „Tato metoda má výhody a bohužel i nevýhody“, objasňuje Jürgen Hierold. „Hodnoty konečného utažení nejsou bezpodmínečně konstantní díky kolísajícím formovacím momentům. Hodnocení kvality jednotlivých šroubování, které jsou běžně prováděny pomocí hodnot konečného utažení, jako např. přes Cmk-Index, už více není možné.“ Měrné veličiny, které jsou k dispozici k hodnocení kvality, jsou hodnotou rozdílného momentu nebo hodnotou úhlu otočení, měřeno od prahové hodnoty až k dosažení vypínacího momentu. Správné šroubování lze kontrolovat optimálně během šroubovacího procesu, avšak výsledky lze těžko ověřit na konci šroubovacího procesu.
Nicméně tato metoda - zakládající se na hodnotě tření - byla úspěšně zavedena v odvětvích automobilového průmyslu, elektroniky a elektrotechniky, mobilní komunikace a telekomunikace, stejně tak ve výrobě domácích spotřebičů a v lékařské technice.
Od 6. do 9. října prezentuje firma DEPRAG se svým motem „Šroubovat - přivádět -montovat“ na letošním veletrhu MOTEK nespočet řešení ve šroubovací a montážní technice. V hale 1 na stánku 1650 jsou Vám k dispozici experti na šroubovací techniku pro otázky týkající se Vaší aplikace.
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG se sídlem v Ambergu je vedoucím lídrem na trhu v oblasti šroubovací techniky - díky rozsahu služeb, rozsáhlým analýzám šroubovacího případu, DAkkS akreditované kalibrační laboratoři. Specialista na šroubovací techniku s 600 zaměstnanci ve více než 50 zemích je tím správným partnerem pro šroubovací montáž.
Kontakt
Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg
Tel: 09621 371-343
Fax: 09621 371-199
Email: d.duebbelde@deprag.de
