采埃孚公司启用奇石乐的软件控制式紧固件测试台


In 2018, the ZF company began operating a software-controlled Kistler fastener test bench with an integrated vibration unit in its central Development Center at Friedrichshafen (Germany). The new test bench ensures reliable testing for design and development, helping ZF to achieve two objectives: capacity expansion, and the performance of complex load tests on threaded joints.

All of us are sure to encounter fasteners fairly often in our everyday lives: whether or not you're handy about the house, you're bound to have tightened a screw or bolt at some time in the past. But in industry and the transport sector, the requirements and conditions are not the same as those that apply at home. So – how complicated is the world of fasteners? Marcus Hornikel is someone who certainly knows the answer. The 'Fastener King', as his colleagues fondly call him, is the Team Leader in ZF's Center of Competence for Threaded Joints at Friedrichshafen. 'Whatever belongs together, must hold together' – that is Hornikel's motto, and he has been making it happen for the last 28 years.  

ZF is one of the world's largest suppliers in the vehicle technology sector. Its transmission experts operate a central Research and Development Center at the firm's headquarters near Lake Constance, flanked by local R&D units. Hornikel recalls: 'I started my career at ZF in 1985. Back then, we were just beginning to acknowledge the relevance of threaded joints, so the first guidelines for friction coefficient testing were being defined. At ZF nowadays, we work to standard 5033 – a rulebook that's even more extensive than the international standard, ISO 16047.' The new test bench is configured for loads of up to 1 000 Nm torque, 300 kN preloading force and 500 Nm thread torque. Hornikel continues: 

"We're able to work more efficiently thanks to the Kistler test bench. But that's not all: the dynamic load test under vibration opens up entirely new possibilities for component design and engineering."

Marcus Hornikel, Team Leader in ZF’s Center of Competence for Threaded Joints

The test sequence can start

The test sequence can start

2018年,采埃孚公司开始在位于德国腓特烈港的中央开发中心,启用带有集成化振动装置的奇石乐软件控制式紧固件测试台。该新款测试台确保设计和开发测试的可靠性,有助于采埃孚公司实现了两大目标,一是提高产能,二是实现对螺纹接头开展复杂的负载测试。

我们大家在日常生活中肯定都会经常碰到紧固件,不管您是否善于修理房屋,你过去一定拧过螺丝钉或螺栓。但是,在工业和运输行业,紧固件的使用要求和条件与家用场合不同。那么,紧固件领域究竟有多复杂?Marcus Hornikel肯定知道答案。他是采埃孚腓特烈港螺纹接头能力中心的团队负责人,被同事们亲切地称为“紧固件之王”。“无论什么器件之间的连接,均必须牢靠”——这是Hornikel的座右铭,过去28年,他一直在身体力行这一座右铭。

采埃孚是世界上最大的汽车技术领域供应商之一,其变速器专家在博登湖附近的公司总部负责运作一个中央研发中心,两侧是采埃孚公司内部研发部门。Hornikel回忆道:“我在采埃孚的职业生涯开始于1985年。当时,我们刚开始认识到螺纹接头的重要性,所以正在制定首个摩擦系数测试指导规范。如今,在采埃孚,我们按照5033标准开展工作,作为规则手册,该标准的适用范围比国际标准ISO 16047更为广泛。”该新款测试台的配置适用于高达1,000Nm扭矩、300kN预紧力及500Nm螺纹扭矩的负载。Hornikel继续表示:

“得益于奇石乐的测试台,我们能够更高效地开展工作,不仅如此,振动状态下的动态负载测试也为组件设计和工程开启了全新的可能性。”
Marcus Hornikel,采埃孚螺纹接头能力中心团队负责人

 

在测试台上模拟负载,以优化设计

采埃孚这一六人团队的一项主要任务就是克服开发和设计过程中的各种挑战。例如,卡车变速器等复杂组件原型上的螺纹接头可能无法承受动态负载,但是原因并非一目了然。在这种情况下,开发过程已进入高级阶段,需要利用该团队的专业技术确定替代方案。Hornikel解释道:“螺纹接头的质量取决于多种因素。是零件还是工具有毛病?是否是润滑剂残留物损害了接头?对接头施加的紧固力是太大还是太小?我们在紧固件测试台上,模拟不同的影响参数,以查出导致该问题产生的确切原因。”

由于主要为采埃孚内部客户提供服务,Hornikel通常必须尽快就有问题螺纹接头拿出合理的解决方案。通常情况下,在这一过程的最后阶段会形成一组全新的装配说明。但最近,设计师们在开发过程中越来越多地求助于Hornikel,以便能够齐心协力拿出解决方案。Hornikel总结道:“当然,这样做效率要高得多,因为对必须提前做出的重要决定,例如你可以左右螺栓或螺钉须安放在什么位置。与其稍后做出决定,不如提前做出决定,提前做出决定有很大的优势,稍后做出决定就如同亡羊补牢一样。这正是我们对建议采取越来越积极态度的原因。”

作为紧固技术专家,他还参加专业贸易展览会,了解当前的最新技术情况,亲眼目睹最新的创新和发展成果。2015年,他在国际装配自动化及处理技术展览会(Motek)上首次见识了奇石乐的新款测试系统。Hornikel强调道:“无论如何,我们都希望提高产能,所以我们四处寻找新的测试台。单个设备集紧固件检测、摩擦系数确定和振动测试三大功能于一身,这一概念深深地吸引了我。据我所知,市场上目前尚无同类设备。”2016年11月,奇石乐邀请他来更详细地了解该产品,并最终说服他购买了该分析系统;在前往奇石乐中心的路上,他得知采埃孚的一个主要紧固件供应商也在使用一款几乎完全相同的奇石乐分析系统。

一套系统搞定柔性紧固件、摩擦系数和振动测试

Jürgen Wahl作为奇石乐一位专门从事紧固件技术领域销售工作的销售工程师,从一开始就为该项目提供了支持。他对这款创新型测试台的更进一步的改进,做出以下说明:“跟传统的Junker测试台不同,我们的振动测试台在很大程度上是由软件进行控制,其优势在于安装和使用非常省力。振幅、频率等参数甚至可以在测试过程中进行修改。”

采埃孚在2017年年底之前购买了奇石乐的分析系统,自2018年2月进行调试以来,该系统一直运转良好。Hornikel表示:“该新款测试台缓解了老系统的压力,老系统目前有点过时了。同时,该测试台也为我们提供了更多的选项,可以使我们运用安全元件来测试螺纹接头,因为得益于软件控制,该测试台操作简单、十分灵活。就这一点而言,集成化振动装置是其一大优势。因此,我们可以为内部客户提供更好的建议,同时在他们面临挑战时,可以为其提供更有效的支持。”Wahl补充表示:“采埃孚工作人员已经掌握测试台所用编程软件基本结构的一定实用知识。当然,培训和实际应用因此会更加容易。”关键问题是:需要多大的预紧力?这个问题,尤其是在轨道车辆、公路车辆、飞机以及船舶动态条件下预紧力需要多大,将来可以得到更快、更可靠的回答。

大约6年前,Hornikel在采埃孚成立了“螺栓接头”工作组,旨在让参与者对紧固件测试的复杂性有更深入的了解。目前,采埃孚公司各部门的代表均参加了该工作组,以了解最新的发展动态和交流经验。依靠奇石乐先进的分析系统,Hornikel今年可以采用其他供应商目前无法提供的螺纹接头设计,向内部研发部门的同事提供新型服务,因此,采埃孚公司的中央能力中心完全有能力应对其必须满足的各种需求。