Pada sambungan baut tipe tarik, kekuatan keseluruhan sambungan terutama ditentukan oleh kapasitas menahan beban baut itu sendiri. Kekuatan baut dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk sifat material, bentuk struktural, parameter dimensi, proses manufaktur, dan teknik perakitan. Untuk meningkatkan daya dukung, ketahanan lelah, dan keandalan sambungan baut secara keseluruhan, peningkatan kekuatan dapat dicapai melalui optimalisasi struktural, peningkatan proses, dan standarisasi perakitan. Artikel ini secara sistematis memperkenalkan langkah-langkah teknis utama untuk meningkatkan kekuatan sambungan baut.
01 Meningkatkan Distribusi Beban di antara Gigi Benang
Ketika mur standar biasa digunakan, beban aksial didistribusikan secara tidak merata di antara setiap putaran ulir yang terpasang. Mulai dari permukaan bantalan mur, ulir pertama memikul sebagian besar beban, dan beban secara bertahap berkurang pada ulir berikutnya. Analisis teoritis dan verifikasi eksperimental menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah putaran benang yang terhubung menyebabkan ketidakrataan beban yang lebih parah. Benang di luar putaran ke 8 hingga ke 10 hampir tidak memikul beban apa pun. Oleh karena itu, peningkatan ketebalan mur dan putaran pengikatan ulir saja tidak dapat meningkatkan kekuatan sambungan baut.
Mur penegang yang ditangguhkan dapat meningkatkan distribusi beban ulir secara signifikan. Bagian mur dan betis baut yang meruncing mengalami deformasi tarik sinkron, sehingga mengurangi perbedaan deformasi pitch antara keduanyamur baut, sehingga mencapai distribusi beban yang seragam pada semua thread yang terhubung. Mur beralur-cincin beroperasi dengan prinsip serupa, secara efektif menyamakan tegangan ulir, meningkatkan efisiensi pengikatan ulir, dan meningkatkan kekuatan sambungan secara keseluruhan.
02 Menghindari dan Mengurangi Stres Bengkok Tambahan
Dalam proses desain, pemesinan, dan perakitan, baut rentan terhadap tegangan lentur tambahan yang disebabkan oleh kesalahan struktural, penyimpangan pemesinan, dan-pemasangan yang tidak standar. Tegangan lentur tambahan sangat menurunkan kekuatan kelelahan baut dan menjadi penyebab utama patahnya baut, yang harus dihilangkan dalam praktik desain dan perakitan.
Ketika baut dipasang pada permukaan coran atau tempa kasar yang tidak dikerjakan dengan mesin, permukaan kontak yang tidak rata dengan mudah menyebabkan pembebanan eksentrik dan pembengkokan baut. Dalam aplikasi teknik, boss dan counterbore seat biasanya digunakan dengan pemotongan presisi untuk membentuk permukaan bantalan yang rata. Hal ini memastikan pemasangan permukaan secara penuh, menghilangkan eksentrisitas perakitan, dan mencegah timbulnya tegangan lentur tambahan.
03 Mengurangi Konsentrasi Stres Struktural
Akar ulir dan zona transisi antara kepala baut dan betis merupakan daerah konsentrasi tegangan yang khas dan posisi rawan kegagalan kritis. Di antara area-area ini, konsentrasi tegangan pada akar ulir mempunyai dampak yang paling signifikan terhadap kekuatan lelah baut. Mengoptimalkan geometri struktur untuk menghilangkan konsentrasi tegangan sangat penting untuk perluasanbautkehidupan kelelahan.
Tindakan pengoptimalan yang umum mencakup peningkatan radius fillet akar ulir untuk memitigasi puncak tegangan lokal, memperbesar fillet transisi antara kepala baut dan betis, dan merancang alur pelepas tegangan dan takik pelepas tegangan pada posisi tegangan tinggi. Metode ini menghilangkan tegangan terkonsentrasi, mengurangi nilai tegangan puncak, dan meningkatkan ketahanan patah baut.
04 Mengurangi Amplitudo Stres untuk Meningkatkan Kinerja Kelelahan
Di bawah tegangan kerja maksimum yang konstan, amplitudo tegangan yang lebih kecil menghasilkan kinerja kelelahan yang lebih baik dan umur kelelahan yang lebih lama. Dengan beban kerja yang stabil dan beban awal sisa, mengurangi kekakuan baut atau meningkatkan kekakuan komponen yang disambung dapat secara efektif menurunkan amplitudo tegangan dan meningkatkan kekuatan lelah. Dalam kasus seperti ini, beban awal harus ditingkatkan secara tepat untuk memastikan keandalan koneksi.
Metode umum untuk mengurangi kekakuan baut termasuk meningkatkan panjang efektif baut, mengurangi diameter shank halus, mengadopsi struktur baut fleksibel berongga, dan memasang elemen elastis di bawah mur untuk mencapai efek baut fleksibel. Baut fleksibel memiliki kapasitas deformasi yang besar dan penyerapan energi yang sangat baik, sehingga cocok untuk kondisi kerja dengan beban benturan dan getaran.
Untuk meningkatkan kekakuan komponen yang tersambung,-gasket yang dapat dideformasi dengan kekakuan rendah harus dihindari, karena kompresi paking meningkatkan disparitas kekakuan dan meningkatkan amplitudo tegangan baut. Untuk menyegel sambungan, cincin penyegel berstabilitas tinggi-lebih disukai untuk menjaga kekakuan sambungan secara keseluruhan dan mengoptimalkan distribusi tegangan.
05 Mengoptimalkan Proses Pembuatan Baut
Proses manufaktur secara langsung menentukan struktur mikro permukaan, keadaan tegangan sisa dan kinerja kelelahan baut, khususnya untuk-baut baja berkekuatan tinggi. Penggulungan benang menyebabkan pengerasan permukaan, membentuk garis aliran logam yang kontinu dan utuh, serta menghasilkan tegangan sisa tekan yang bermanfaat pada permukaan benang. Benang yang digulung menunjukkan kekuatan lelah yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan benang yang diputar secara konvensional.
Selain itu, perlakuan penguatan permukaan seperti karbonitriding, nitridasi, dan shot peening dapat menyempurnakan struktur mikro permukaan, menghilangkan cacat mikro permukaan, dan menimbulkan tegangan tekan sisa yang seragam. Perlakuan ini menghambat timbulnya dan penyebaran retakan lelah dan secara signifikan meningkatkan kekuatan lelah dan kinerja menahan beban baut secara keseluruhan.
