1. 概要
縦波に使用され、使用するために選択された内部スレッドは、普通のボルト異なる締め付け戦略で校正されたセルフロックボルトと、アンカーボルトとセルフロック校正アンカー特性曲線の違いを分析します。結果：ボルトとボルト校正方法によって異なる校正特性が得られ、チェーンのロック時間スケールによってセルフ校正のセルフ校正とセルフ校正の時間スケールが異なるターゲットにつながります。通常の動きの曲線により、得られた異なる特性は右に移動します。
2. テストの理念
現在、超音波法はボルト軸方向力試験自動車サブシステムの締結点、すなわちボルトの軸力と超音波音の時間差の関係特性曲線（ボルト校正曲線）を事前に取得し、その後、実際の部品サブシステムのテストを実施します。締め付け接続部のボルトの軸力は、ボルトの音の時間差を超音波で測定し、校正曲線を参照することによって得られます。したがって、実際の部品サブシステムにおけるボルトの軸力測定結果の精度には、正しい校正曲線を取得することが特に重要です。現在、超音波検査方法は主に単一波法（すなわち縦波法）と横縦波法に分けられます。
ボルト校正のプロセスでは、クランプ長さ、温度、締め付け機の速度、治具工具など、校正結果に影響を与える多くの要因があります。現在、最も一般的に使用されているボルト校正方法は、回転締め付け方法です。ボルトはボルトテストベンチで校正され、軸方向力センサー用の支持治具、つまり圧力プレートと内ねじ穴治具の製造が必要です。内ねじ穴治具の機能は、通常のナットを置き換えることです。緩み防止設計は、自動車シャーシの安全率の高い締結接続ポイントで通常使用され、締結の信頼性を確保します。現在採用されている緩み防止対策の1つは、セルフロックナット、つまり有効トルクロックナットです。
著者は縦波法を採用し、自作の内ねじ治具を用いて、通常のナットとセルフロックナットを選定し、ボルトの校正を行った。様々な締め付け方法と校正方法を通して、通常のナットとセルフロックナットを用いたボルト曲線の校正における差異を研究し、自動車サブシステム締結部品の軸方向力試験に関する提言を行った。
超音波技術によるボルトの軸方向力の試験は間接的な試験方法です。音響弾性の原理によれば、固体中の音の伝播速度は応力に関係するため、超音波を使用してボルトの軸方向力を取得できます[5-8]。ボルトは締め付けプロセス中に伸び、同時に軸方向の引張応力が発生します。超音波パルスはボルトの頭から尾に伝達されます。媒体の密度の急激な変化により、元の経路に沿って戻り、ボルトの表面は圧電セラミックを介して信号を受信し、時間差Δtが発生します。超音波試験の概略図を図1に示します。時間差は伸びに比例します。
超音波技術によるボルトの軸方向力の試験は間接的な試験方法です。音響弾性の原理によれば、固体中の音速は応力に関係するため、超音波を用いてボルトの軸方向力ボルトは締め付け工程中に伸び、同時に軸方向の引張応力が発生します。超音波パルスはボルトの頭から尾部へと伝達されます。媒体の密度が急激に変化するため、元の経路に沿って戻り、ボルトの表面は圧電セラミックを介して信号を受信し、時間差Δtが発生します。超音波検査の概略図を図1に示します。時間差は伸びに比例します。
M12 mm × 1.75 mm × 100 mm のボルトを使用し、通常のボルトで固定する 5 つのボルトを最初に異なる形式の校正用はんだペーストを使用してセルフアンカーテストを行い、人工螺旋板をボルトフランジにフィットさせて押し込み、初期波形をスキャンしたとき (つまり、元の L0 を記録したとき)、1 つのツール (タイプ I 方法と呼ばれる) で 100 N m + 30° までねじ込み、もう 1 つは初期波形をスキャンして締め付けガンで目標サイズまでねじ込むこと (タイプ I 方法と呼ばれる) です。2 番目のタイプの方法) では、このプロセスで一定のタイプが存在します (図 4 に示すように)。5 は通常のボルトで、セルフロック方式です。タイプ I 方法に従って校正した後の曲線は、図 6 がセルフロックタイプです。図 6 はセルフロッククラスです。クラス I とクラス II の曲線。使用方法は、共通アンカークラスのカスタム曲線を完全に同じ（すべて同じセグメントレートと点数で原点を通過する）に使用し、アンカーポイントタイプのインデックスタイプ（タイプIとアンカーマーク、区間差の傾きと点数）をロックし、類似性を取得することです。
実験3では、データ収集機器ソフトウェアのグラフ設定のY3座標を温度座標（外部温度センサーを使用）に設定し、ボルトのアイドル距離を60mmに設定して校正を行い、トルク/軸力/温度と角度の曲線を記録します。図8に示すように、ボルトを連続的にねじ込むと温度が連続的に上昇し、温度上昇は線形とみなすことができます。4つのボルトサンプルをセルフロックナットで校正用に選択しました。図9は、4つのボルトの校正曲線を示しています。4つの曲線はすべて右にシフトしていますが、シフトの程度は異なります。表2は、締め付けプロセス中の校正曲線の右へのシフト距離と温度上昇を記録しています。校正曲線の右へのシフトの程度は、基本的に温度上昇に比例していることがわかります。
3．結論と考察
ボルトは締め付け時に軸方向応力とねじり応力の複合作用を受け、最終的に両者の合力によってボルトが降伏します。ボルトの校正では、ボルトの軸方向力のみが校正曲線に反映され、締結サブシステムの締め付け力を提供します。図5の試験結果から、セルフロックナットであっても、ボルトを圧力板のベアリング面にほぼ適合する位置まで手動で回転させた後の初期長さを記録すると、校正曲線の結果が通常のナットの結果と完全に一致することがわかります。これは、この状態ではセルフロックナットのセルフロックトルクの影響が無視できることを示しています。
ボルトを電動ガンでセルフロックナットに直接締め付けると、図 6 に示すように曲線全体が右にシフトします。これは、セルフロック トルクが校正曲線の音響時間差に影響を与えることを示しています。曲線の初期セグメントが右にシフトしていることに注目してください。これは、ボルトに一定量の伸びがある、または軸方向の力が非常に小さいという条件下では、軸方向の力がまだ発生していないことを示しています。これは、ボルトが軸方向の力センサーに押し付けられていないことと同じです。明らかに、このときのボルトの伸びは、実際の伸びではなく、偽の伸びです。偽の伸びの原因は、空気締め付けプロセス中にセルフロック トルクによって発生する熱が超音波の伝播に影響を与え、それが曲線に反映されるためです。これは、ボルトが伸びていることを示しており、温度が超音波に影響を与えることを示しています。図6では、セルフロックナットも校正に使用されていますが、校正曲線が右にシフトしない理由は、セルフロックナットをねじ込む際に摩擦が生じて熱が発生するものの、その熱はボルトの初期長さの記録に含まれており、既に除去されているためです。また、ボルトの校正時間は非常に短いため（通常5秒未満）、温度の影響が校正特性曲線に現れません。
上記の分析から、空気ねじ込み時のねじ摩擦によりボルトの温度が上昇し、超音波速度が低下し、校正曲線が右に平行移動することがわかった。トルクは、図 10 に示すように、ねじ摩擦によって発生する熱に比例する。表 2 では、締め付けプロセス全体における校正曲線の右シフトの大きさとボルトの温度上昇がカウントされている。校正曲線の右シフトの大きさは温度上昇の度合いと一致し、線形比例関係にあることがわかる。その比率は約 10.1 である。温度が 10 °C 上昇すると仮定すると、音響時間差は 101 ns 増加し、これは M12 ボルト校正曲線上の軸方向力 24.4 kN に相当する。物理的な観点から説明すると、温度の上昇によってボルト材料の共振特性が変化し、その結果、ボルト媒体を通過する超音波の速度が変化し、超音波の伝搬時間に影響を与えるということになる。
4. 提案
普通のナッツとセルフロックナットボルトの特性曲線を校正する際、方法が異なるため、異なる校正特性曲線が得られます。セルフロックナットの締め付けトルクが増加するとボルトの温度が上昇し、超音波の時間差が大きくなるため、得られる校正特性曲線は平行移動して右方向にシフトします。
実験室での試験中は、温度が超音波に及ぼす影響を可能な限り排除するか、ボルト校正と軸力試験の2段階で同じ校正方法を採用する必要があります。
投稿日時：2022年10月19日
