שיטות בדיקות הידוק בורג-אום

שאלה נפוצה הנשאלת בנוגע לברגים היא: "בדקנו הידוק של אום שסגרנו לפני מספר דקות וההידוק קטן יותר ממה שסגרנו. איך זה יכול להיות?"

מעט יודעים שהמומנט הנדרש לסיבוב אום או בורג כבר מהודק, באופן כללי, שונה אם מנסים לחזק או לשחרר את החיבור. בדרך כלל, המומנט הנדרש לשחרור הוא בין 10% ל-30% קטן מהדרוש לחיזוק.

כאשר מהדקים בורג, מומנט מסוים נדרש כדי להתגבר על חיכוך ההברגה ותחת פני האום (או ראש הבורג, אם הבורג מסובב).

החלק של מומנט המשמש כדי להתגבר על החיכוך תלוי במקדם החיכוך אבל הוא בדרך כלל בין 85% ל-90% מהמומנט כולו. זה מתואר באיור 1, אשר מראה שרק 14% מהמומנט מושקע למתיחת הבורג כאשר מקדם החיכוך של האום-בורג הינו 0.12, ו-86% בפועל הולכים לאיבוד כדי להתגבר על החיכוך.

איור 1 : חילוק מומנט הנדרש להידוק

איור 2 מראה מה קורה כאשר מהדקים ואז משחררים בורג. המומנט להידוק Ton מייצר כוח

מהדק מסוים (F), ונדרש מומנט Toff כדי לשחרר אותו. לבורג שרק סגרנו, Ton גדול מ-Toff. לבורג שלא התעסקו אתו לזמן ממושך, שינויים בחיכוך יכולים לגרום לכך ש-Toff יהיה גדול מ-Ton.

ביישומים רבים הכוח המהדק שמקבלים תוך כדי סגירת הבורג הינו גורם מרכזי להצלחת החיבור המתוכנן.

תשומת לב רבה מוטלת על דרכי סגירת הבורג על מנת להבטיח הכוח המהדק הרצוי.

השיטה הכי פופולרית הינה לסגור במומנט מסוים, לדוגמא על ידי מפתח מומנט. מתחת לנקודת הכניעה, היחס בין המומנט מופעל והכוח בתגובה של הבורג הינו לינארי. זה אומר שאם מכפילים המומנט, מכפילים את הכוח.

לאחר שהבורג מהודק, כוח ההידוק יכול להקטין. הירידה יכולה להתרחש ללא כל סיבוב של ההברגה, כמו במקרה של הרפיה מתח, הטבעה, זחילה ואפקטים דומים. גם הבורג או האום עשויים להסתובב, מה שיגרום לירידת כוח המהדק כמו במקרה של התרופפות עצמית. זה מחייב אמצעי בקרת איכות כדי לבדוק את ההידוק.

איור 2 - תיאור המומנט הנדרש להידוק/שחרור הבורג/אום

ההידוק נמדד בדרך כלל על ידי המומנט אבל יש אפליקציות שבהן הכוח המהדק ולא המומנט הוא הגורם החשוב. הבעיה היא שאין דרך פשוטה וזולה לבדוק את הכוח המהדק.

השיטות הסטנדרטיות ביותר לבקרת איכות דרך המומנט הינן :

- שיטת סיבוב לפי זווית "On-Torque" : בודקים את המומנט הנדרש לסיבוב הבורג או האום לפי זווית מסוימת (בדרך כלל בין 2 ל-10 מעלות) בכיוון סגירת הבורג.

- שיטת סיבוב לפי זווית "Off-Torque" : בודקים את המומנט הנדרש לסיבוב הבורג או האום לפי זווית מסוימת (בדרך כלל בין 2 ל-10 מעלות) בכיוון שחרור הבורג.

- סימון הבורג : מסמנים מיקום הבורג או האום יחסית לחיבור. משחררים את הבורג/אום בכ-30 מעלות ואז בודקים את המומנט הנדרש להחזרת הבורג/אום למיקום המקורי.

לכל שיטות אלו חסרונות משלהן. עיקר כל השיטות הינו שהמומנט הנמדד הינו הערכה אמתית להידוק של החיבור. הנקודה הקריטית בכל השיטות האלו הינה שמקדם החיכוך לא השתנה מאז ההידוק הראשוני ועד סיום הבדיקה. שינוי של טמפרטורה, רטיבות, קורוזיה לאחר ההידוק הראשוני, ישפיעו על החיכוך וכתוצאה מכך על מומנט ההידוק אבל לא בהכרך על הכוח המהדק וכתוצאה מכך בדיקת המומנט לא נותנת הערכה נכונה לגבי הכוח המהדק.

השיטה המתוארת במאמר זה היא ניסיון לשפר את בדיקת ההידוק הנוכחי כדי לקבל ערך אמתי של הכוח המהדק. מטרה זו מושגת על ידי ביצוע רצף הידוק-שחרור-הידוק (המכונה שיטה "On-Off-On") על הבורג/אום עם מדידה של מומנט. ההפרש בין המומנט ההידוק והשחרור נותן את הכוח ההידוק (הינו פסיעה ההברגה "pitch"):

למשל, אם בודקים הידוק של בורג  בקוטר 12 מ''מ (p = 1.75mm), מומנט ההידוק הנדרש היה 80Nm ומומנט השחרור היה 60Nm אז הכוח ההידוק היה 36kN.

הניסיון מראה שהשיטה מדויקת כשהמקדם חיכוך של החיבור עד 0.08, השיטה טובה שהמקדם חיכוך עד 0.18 ולא מדויקת כשהמקדם עולה על 0.25 כמו במצב של גלוון חם. השיטה גם יותר מדויקת ככל שהבדיקה בוצעה זמן קצר אחרי ההידוק (בגלל הקורוזיה האפשרית).

בשיטות רגילות של הפעלת מומנט, הדיוק הינו בין 17 ל-33%, בעיקר בגלל חוסר ידע מדויק במקדם החיכוך. דיוק השיטה "On-Off-On" הינו בתוך הגבולות האלו מלבד במקרים של גלוון חם או דומה.