O parafuso, como componente central da ligação mecânica, tem um impacto direto no estado de tensão na segurança e confiabilidade do equipamento. O detector de tensão do parafuso detecta pré-tensão, tensão axial e danos de fadiga do parafuso por meio de técnicas como ultra-som, deformação ou torque. No entanto, a precisão dos resultados de teste é afetada por vários fatores, que são analisados em termos de desempenho do instrumento, condições ambientais, especificações operacionais, propriedades do material e condições de instalação.

I. Desempenho do instrumento e calibração

Precisão e estabilidade do sensor

A precisão dos componentes principais do detector, como uma sonda de ultra-som, uma variável de tensão ou um sensor de torque, afeta diretamente os resultados da medição. Por exemplo, o método de ultra-som depende do tempo de propagação de ondas longitudinais no parafuso para calcular a tensão e, se a resposta de frequência do sensor for insuficiente ou a captação do sinal for atrasada, pode resultar em erros de medição do tempo, o que afetará o cálculo da tensão. Além disso, o envelhecimento ou a deriva podem ocorrer após o uso prolongado do sensor e necessitam de calibração regular.

Métodos de calibração e peças padrão

A calibração é fundamental para garantir a precisão do instrumento. Se a amostra de referência usada na calibração (por exemplo, parafuso padrão com tensão conhecida) for muito diferente do material e tamanho do parafuso de detecção real, o modelo de calibração poderá falhar. Por exemplo, a velocidade do som no método de ultra-som está relacionada com as propriedades do material, a diferença de velocidade do som de diferentes aços pode atingir 5%, se a peça de calibração não coincide com o material da peça testada, o erro aumentará significativamente.

3. Sistemas de coleta e processamento de dados

Os detectores modernos usam processamento digital, e a racionalidade dos algoritmos (como o reconhecimento de ondas refletidas por ultra-som, filtragem de ruído) afeta diretamente os resultados. Por exemplo, o ruído de baixa frequência pode esconder o sinal de eco real, levando a erros de julgamento; O excesso de filtragem pode perder os detalhes do sinal eficaz. Além disso, a adequação de modelos de compensação de software (por exemplo, correção de temperatura, correção não linear de materiais) também deve ser verificada.

II. Efeitos das condições ambientais

1. Efeito de temperatura

A temperatura tem um impacto significativo no módulo elástico do material do parafuso, na velocidade sonora e nos componentes eletrônicos do instrumento. Por exemplo, o módulo elástico do aço diminui com o aumento da temperatura (cerca de 3% -5% por cada aumento de 100 ° C), e se a temperatura não for compensada na detecção, o cálculo da tensão pode desviar-se da realidade. No método de ultra-som, a velocidade do som é mais afetada pela temperatura, a temperatura normal a cada aumento de 1 ° C, a velocidade do som varia em cerca de 0,5%.

Umidade e corrosão ambiental

Ambientes de alta umidade podem causar oxidação ou corrosão da superfície do parafuso, alterando o tamanho da seção e as propriedades do material. Por exemplo, a corrosão reduz a área de corte efetiva do parafuso, resultando em um aumento da tensão real, e o detector pode não ser capaz de medir com precisão devido ao aumento da rugosidade da superfície. Além disso, o ambiente úmido pode afetar o desempenho de isolamento dos componentes eletrônicos, desencadeando ruído de medição.

Vibração e interferência eletromagnética

Em cenários de carga mecânica ou dinâmica de engenharia, a vibração externa pode resultar em contato instável do sensor com o parafuso (por exemplo, mal acoplamento por ultra-som), gerando uma forma de onda falsa. Interferências eletromagnéticas (por exemplo, motores próximos, conversores de frequência) podem afetar o sinal de tensão ou a transmissão de dados sem fio da variável e devem ser resolvidas através de um cabo de blindagem ou um circuito de filtro.

Normas operacionais e fatores humanos

1. Qualidade de instalação e acoplamento

O método de ultra-som requer a aplicação de um acoplador na extremidade do parafuso (por exemplo, vaselina), se o acoplamento é ruim (por exemplo, a presença de bolhas ou poluição de óleo), a atenuação do sinal pode chegar a mais de 30%, levando a uma amplitude de eco insuficiente. No método de deformação, o desvio de posição do adesivo ou a adesão fraca podem introduzir erros de tensão de curvatura. Por exemplo, quando a deformação não está alinhada com o eixo do parafuso, a deformação medida contém uma componente de curvatura que precisa ser corrigida através da ponte de compensação.

2. Método de carregamento e condições de fronteira

Se o modo de carga não corresponder às condições reais de trabalho durante a detecção (por exemplo, o método de torque não leva em consideração o fator de atrito de rosca), o resultado desviará-se da tensão real. Por exemplo, quando o fator de atrito da rosca é reduzido em ambientes úmidos, a força de pré-tensão gerada pelo mesmo binário pode diminuir entre 10% e 15%. Além disso, a rigidez insuficiente do suporte (por exemplo, deformação da fixação durante a detecção de parafusos finos) pode levar à distribuição desigual da tensão.

3. Habilidades do operador

As operações humanas afetam significativamente os resultados. Por exemplo, a pressão desigual da sonda de ultra-som pode levar a mudanças de estado de acoplamento; No método de deformação, erros de ligação ou má soldagem podem desencadear a soldagem falsa; No método de torque, a velocidade de carga muito rápida pode resultar em leituras elevadas devido à deformação do parafuso atrasado. É necessário reduzir os erros humanos através do treinamento.

Características do material e estado do parafuso

Uniformidade do material e estado de tratamento térmico

A uniformidade do material do parafuso afeta diretamente a distribuição da tensão. Por exemplo, para parafusos de aço carbono médio, se houver uma dureza de endurecimento desigual, a diferença no caminho de propagação de ultra-som pode levar a erros de cálculo de tensão. As tensões residuais (como a não liberação completa após o processamento a frio ou o tratamento térmico) também podem interferir com os resultados da detecção e devem ser eliminadas por meio de um tratamento de cozimento ou de envelhecimento.

Parâmetros da rosca e estado da superfície

A qualidade da rosca (por exemplo, erro de distância entre os parafusos, desgaste lateral dos dentes) afeta a relação torque-tensão. Por exemplo, o ângulo de contato real da rosca de desgaste diminui e a força de pré-tensão pode diminuir em 20% no mesmo binário. O revestimento de superfície (por exemplo, galvanização, acrílico) altera o diâmetro do parafuso e o fator de atrito e precisa ser corrigido no modelo de teste.

3. Lesões de fadiga e deslizamento

Os parafusos em serviço podem gerar pequenas rachaduras devido à fadiga, resultando em uma concentração de estresse. O ultra-som pode identificar rachaduras por meio das características de onda refletida, mas pequenas rachaduras iniciais (tamanho < 1 mm) podem não ser detectadas devido a limitações de comprimento de onda. Em ambientes de alta temperatura, o deslizamento do parafuso pode levar ao relaxamento da tensão, e os resultados da detecção devem ser corrigidos em combinação com o fator de tempo.

Condições de instalação e efeitos de fronteira

1. Rigidez da peça ligada

A distribuição de força do parafuso é afetada pela rigidez da conexão. Por exemplo, se a conexão for de um material macio (como uma liga de alumínio), a deformação pode ocorrer durante o carregamento, fazendo com que o parafuso suporte uma carga real inferior ao valor teórico. O detector precisa ser corrigido em combinação com a rigidez do sistema, caso contrário, o erro pode chegar a 10% -30%.

2. Perda de pré-tensão e relaxamento

Os parafusos podem resultar em uma diminuição da força pré-tensão devido ao relaxamento ou vibração durante o uso a longo prazo. O detector deve distinguir entre a pré-tensão restante e a pré-tensão inicial, caso contrário, a vida útil restante pode ser erroneamente estimada. Por exemplo, o método de ultra-som mede a tensão atual, enquanto o método de torque pode não refletir o estado real devido ao desgaste da rosca.

3. Interação do sistema de parafusos múltiplos

Em conexões de múltiplos parafusos, como flanges e rolamentos, a tensão de cada parafuso pode interagir devido à ordem de instalação e às diferenças de pré-tensão. Por exemplo, uma sobrecarga de parafuso adjacente pode resultar em uma concentração de tensão, enquanto o detector pode ignorar o efeito global do sistema quando mede um parafuso por si só.