Hoppa till innehåll
EN In english

Friktion i skruvförband: material- och åtdragningsinverkan

Diarienummer
ID15-0048
Start- och slutdatum
160101-220930
Beviljat belopp
2 500 000 kr
Förvaltande organisation
KTH - Royal Institute of Technology
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

Syftet med detta projekt är att öka kunskapen om variationen i friktion mellan komponenter bestående av olika material i ett skruvförband vid åtdragning med pulserande moment. Målet är att öka säkerheten och tillförlitligheten hos skruvförband vid användning med dagens och morgondagens material och åtdragningsverktyg i ett brett spektrum av industriella applikationer. I projektet kommer friktionsvariationer att studeras vid högre åtdragningshastigheter och med pulserande åtdragningar. Dessa har stor inverkan på klämkraften. Olika ytbeläggningars inverkan och lätta material hos skruvförband kommer att undersökas. Friktionsstudier kommer att göras med hjälp av modelltest där man efterliknar den tribologiska kontakten i skruvförband. Resultaten kommer att användas som indata för transienta FEM simuleringar. Dessa kommer att ge större kunskap om de mekaniska och termiska effekter som finns i skruvförband under åtdragningsprocessen. Projektet kommer att gynna verktygsindustrin och deras kunder genom att ge ökad generisk förståelse och därmed bättre kunna förutse en produkts beteende. Det kommer också att gynna projektets industriella partner, Atlas Copco Sverige AB, genom att öka kunskapen om effekterna av utvecklingen av nya åtdragningstekniker och hur de i slutändan kommer att påverka deras kunder. Resultaten kommer att publiceras på lämpliga sätt under projektets gång.

Populärvetenskaplig beskrivning

Skruvförband är en nyckelteknologi och finns i de flesta mekaniska produkter. De används till exempel i flyg-, fordons-och gruvindustrin, kraftproduktion och inom järnvägen. Ett skruvförband inkluderar en skruv, hopfogade delar och ofta en mutter och brickor. Skruvförband utgör ofta det enda sättet att sammanfoga komponenter som behöver lossas och dras åt flera gånger under en livslängd, till exempel vid underhåll. Trots att skruvförband betraktas som en mogen produkt fortsätter utvecklingen och marknaden växer. Säkerhet och tillförlitlighet hos skruvförband är avgörande, samtidigt måste de vara enkla att använda och gå att tillverka med hög kvalitet till låg kostnad. Trots den utbredda användningen av skruvförband så bedrivs det idag relativt lite forskning för att kunna förutspå och säkerhetsställa funktionen hos skruvförband. Tillförlitligheten hos åtdragningsprocessen beror mycket på noggrannheten och repeterbarheten hos friktionen i gängan. För hög friktion kan orsaka otillräcklig klämkraft medan för låg friktion kan leda till att skruven går av. Industrin börjar använda nya material i skruvförband och snabbare åtdragningstekniker för att öka konkurrenskraften och minska miljöpåverkan. Nyligen har det kommit fram att dessa trender skapar nya friktionsbeteenden under momentåtdragning av gängade förband, vilket ytterligare försvårar en redan oklar bild av de fenomen som uppstår i denna oersättliga och mycket vanligt förekommande komponent. En annan drivkraft för detta projekt är att Atlas Copco tagit fram handhållna verktyg, för att dra år skruvförband, som är skonsamma för operatören. Denna åtdragningsteknik bygger på att dra åt skruvförband med en serie pulser till ett bestämt åtdragningsmoment, istället för att dra åt med kontinuerlig hastighet. Denna nya åtdragningsteknik har dock bidragit till att friktionen, som har stor betydelse för klämkraften, inte beter sig på samma sätt som tidigare. Idag vet man inte varför friktionen varierar på dessa sätt. Att finna en förklaring till beteendet är viktig för att säkerställa att klämkraften, som är av betydelse för slutfunktionen, inte påverkas. Syftet med detta projekt är att öka kunskapen om variationer i friktion mellan komponenterna av olika material i ett skruvförband när det dras åt med pulserande moment. Målet är att öka säkerheten och tillförlitligheten hos skruvförband när de används med dagens och morgondagens material och åtdragningsverktyg i ett brett spektrum av industriella applikationer.