ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 12 ТЕХНОЛОГИЯ осевая сила F0, направленная от головки болта; сила тяжести mg; сила, возбуждаемая перемещением соединения с ультразвуковой частотой Fуз = F cos ωt, где ωt – фаза колебания (ω = 2πf, где f – частота колебаний); силы инерции Fин. Под силами инерции понимаются центробежная сила Fцб и сила Кориолиса Fк [36]. В данном случае Fин = Fцб + Fк. Для схемы рис. 4 уравнение движения имеет следующий вид: ϕ+ ω ϕ − − ϕ − − ϕ − çàêð òð 0 cos cos sin sin sin F t F mg F F − ϕ = èícos , ma F (2) где ϕ – угол подъема резьбы. В данном случае наложение ультразвуковых колебаний приводит к двум эффектам, способствующим закручиванию резьбового соединения: 1) появление дополнительной механической силы Fуз, возникающей при колебании собираемого элемента, которая увеличивается с ростом амплитуды колебаний; 2) снижение силы трения в условиях ультразвуковых колебаний за счет его преобразования в квазивязкое (эффект подробно описан в [37–39]). Этими же факторами можно объяснить отсутствие значительных изменений зависимости Мо(ξm) после достижения 5 мкм. Это значение амплитуды, по-видимому, является оптимальным для снижения трения при данных условиях эксперимента. Дальнейшее повышение амплитуды приводит к увеличению Fуз и одновременному повышению Fтр. Помимо этого факторами, влияющими на Мо, будут являться температура соединения, которая растет вследствие нагрева при увеличении амплитуды колебаний, и сила трения на контактной поверхности гайки. Измерения температуры после сборки соединения показали, что повышение амплитуды свыше 9 мкм приводят к нагреву до ≈ 50 °С, что будет влиять на условия полимеризации клея и при этом не будет обеспечивать повышения Мо. Поэтому исследования на повышенных амплитудах не проводились. Изменение силы трения контактной поверхности гайки можно косвенно определить по величине смятия профиля микронеровностей при закручивании соединения. Для этого проведено измерение шероховатости на опорной поверхности гайки, закрученной без ультразвука, и гайки, закрученной с наложением ультразвуковых колебаний сдвигового типа, а также гайки до закручивания. Значения основных высотных и шаговых параметров шероховатости представлены в табл. 1, примеры профилограмм, полученных в результате измерений, приведены на рис. 5. Результаты показали, что при сборке с ультразвуком поверхность подвергается деформациям и изменению микрорельефа сильнее, чем при сборке без воздействия ультразвука. Так, если при обычной сборке высотные параметры снижаются на 30 %, то при сборке с ультразвуком происходит их снижение на 40 %. При этом повышаются значения шаговых параметров, рост которых составляет 35 % для обычной сборки и 54 % для сборки с ультразвуком. Эти изменения позволяют говорить об увеличении силы трения Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Значения параметров шероховатости опорной поверхности гайки Values of the roughness parameters of the nut bearing surface Параметр шероховатости / Roughness parameter Гайка до закручивания / Nut before tightening Гайка, закрученная без колебаний / Nut tightened without vibration Гайка, закрученная с колебаниями / Nut tightened with vibrations Ra, мкм / Ra, μm 0,47 0,32 0,28 Rz, мкм / Rz, μm 3,05 1,94 1,56 Rmax, мкм / Rmax, μm 5,65 3,19 2,98 Sm, мкм / Sm, μm 47,30 63,91 72,83 tp, % / tp, % 2,77 4,13 12,22
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1