مقدمه:

ابزار هلی کویل یا بوش فنری، ابزاری بسیار کارآمد و مناسب برای ترمیم انواع جای پیچ هرز است که استادکاران متبحر هیچ گاه از اهمیت آن غافل نبوده اند. این ابزار می تواند جای پیچ های هرز را به صورت دائمی و با کیفیت و دقت بسیار بالا با بوش های فنری شکل فولادی بدون باز کردن قطعه از روی دستگاه در مدت زمانی محدود در مقایسه با روش های معمول ترمیم کند و یا برای تقویت رزوه ها در قطعه هایی که از مواد نرم مثل آلومینیوم و فایبرگلاس و…ساخته شده اند، استفاده کرد.

اغلب سازه ها در صنعت از قطعه های مختلفی تشکیل شده اند که با روش های گوناگون مانند ریخته گری، آهنگری، نورد ساخته می شوند. اجزای مختلف یک مکانیزم یا ماشین را با توجه به نوع کاربرد و نیروهای اعمال شده به هر قطعه با روش های مناسب به یکدیگر متصل می کنند. اتصال های یاد شده به دو دسته کلی اتصال های دائم و اتصال های موقت تقسیم می شوند. اتصال دائم به اتصالی گفته می شود که برای جداسازی آن ها وسیله اتصال و قسمتی از قطعات متصل شده یا تمامی آن ها آسیب می-بینند.

این اتصال ها شامل جوشکاری، لحیم کاری و پرچ کاری هستند. اتصال موقت شامل  اتصال هایی است که جداسازی آن ها بدون آسیب دیدن قطعه های پایه و قطعه های اتصال دهنده صورت می گیرد . اتصال های موقت رایج شامل پیچ-ها، مهره ها، ضامن ها، پولک ها، خارها، پین ها و اتصال های اصطکاکی است.

 از میان این اتصال ها، پیچ ها و مهره ها به علت داشتن خواص ویژه از جمله سهولت نصب و قابلیت تحمل بارهای مختلف، کاربرد فراوانی در صنایع خودروسازی دارند. در خطوط تولید صنایع خودرو سازی نیز بیشترین کاربرد پیچ ها و مهره ها در قطعه های مونتاژ شده به بدنه است. از میان این قطعه ها نیز اتصال  سامانه های تعلیق و قوای محرکه،  اهمیت بیشتری از  نظر ایمنی دارند. در خطوط تولید خودروسازی مشاهده شده است که بعضی از این اتصال ها هرز شده و سبب به وجود آمدن مشکلات متعددی از جمله توقف خطوط تولید، کاهش ایمنی و کاهش کیفیت خودرو می شوند. هرز شدن این اتصال ها علل مختلفی دارند.

برخی از این علل به قطعه ساز مربوط است. در این موارد، قطعه کیفیت لازم ندارد. برخی از موارد نیز هنگام مجموعه سازی، سیلر کاری و رنگ کاری به-وجود می آیند. تعدادی از علل هرز شدن اتصال ها نیز به نامناسب بودن فرآیند مونتاژ مربوط می شود. برای ترمیم و تعمیر اتصال های هرز شده روش-های متعددی وجود دارد.

این روش ها شامل قلاویز کردن رزوه هرز شده، تعویض قطعه دارای رزوه معیوب و استفاده از ابزار هلی کویل است. در این مفاله عوامل ایجاد اشکال هرز شدن رزوه ها بررسی می شود.

همچنین مزایا و معایب روش های متداول تعمیر و ترمیم رزوه های هرز شده در خطوط تولید صنایع خودروسازی بیان می شود. در پایان نیز جزئیات طراحی و روش استفاده از ابزار هلی کویل به عنوان راهکار مناسب در حوزه مدیریت تولید و مهندسی خودرو تشریح می شود.  

۲- روش های تعمیر و ترمیم رزوه هرز شده

در فرآیند مونتاژ قطعه های خودرو در صورتی که اشکال هرز شدن رزوه ها پیش آید، باید روشی برای تعمیر و ترمیم آن ها ارائه شود. زیرا اشکال به وجود آمده در برخی از موارد، بر ایمنی خودرو به شدت تأثیر می گذارد.

برای تعمیر و ترمیم رزوه هرز شده، روش های مختلفی وجود دارد. ساده ترین روش، قلاویز کردن رزوه هرز شده است. با این عمل موقتاً اثر اشکال کاهش پیدا می کند؛ اما از آنجائی که نسبت به رزوه اصلی مقداری لقی وجود دارد، احتمال باز شدن اتصال وجود دارد. همچنین به علت تغییر اصطکاک، مقدار گشتاور لازم برای بستن پیچ تغییر پیدا می کند و ابزار نصب اتصال از حالت کالیبره خارج می شود. در این حالت، اتلاف وقت برای تغییرهای مکرر گشتاور ابزار به وجود می آید.

استفاده از روش قلاویز کردن، استحکام اتصال را نیز کاهش می دهد؛ زیرا رزوه های جدید، حالت رزوه های سالم را نخواهند داشت و فقط مسیر بسته شدن پیچ اصلاح می شود. این روش محدودیت های کاربرد دارد. در صورتی که رزوه به طور کلی خراب شده باشد، این روش قابل استفاده نیست.

روش دیگر برای تعمیر و ترمیم رزوه هرز شده، تعویض قطعه ای است که این اشکال را دارد . در این روش، قطعه جایگزین شده با یکی از روش های دائم نصب می شود. این حالت موجب پوسیدگی دراز مدت در ناحیه جایگزین شده می -شود. اتلاف وقت در این حالت

نسبت به روش قلاویز کردن بیشتر است؛ زیرا باید دقت زیادی در جایگزینی قطعه برای حصول نتیجه بهتر اعمال شود. این روش نیاز به تجهیزات بیشتری دارد و هزینه آن نیز به علت مصرف قطعه، بیشتر است. از نظر تعداد نفر نیز هرکدام از مراحل را نفر خاص با ابزار ویژه باید اجرا کنند

. روش سوم استفاده از ابزار هلی کویل است. هلی کویل یا بوش فنری فولادی، بهترین ابزار برای ترمیم و تعمیر رزوه های هرز شده در انواع جای پیچ است. این ابزار می تواند جای پیچ های هرز شده را با بوش های فولادی به صورت دائمی و با کیفیت و دقت بسیار از بالا، بدون باز کردن

قطعه از روی دستگاه، در زمانی محدود در مقایسه با روش های معمول ترمیم کند. این ابزار قابلیت آن را دارد تا جای پیچ هرز را با نوعی بوش فنری  شکل از جنس فولاد به صورت روکار و در زمانی کوتاه برای همیشه ترمیم و تعمیر کند. این ابزار برای نخستین بار در سال ۱۹۳۸ استفاده شده است و در صنایع مختلف از جمله صنایع نظامی، هوافضا و خودرو سازی کاربرد دارد. با این روش می توان رزوه های موجود در دسته وسیعی از مواد شامل فلزها، آلیاژهای مختلف آن ها و پلاستیک ها را ترمیم کرد، استفاده از هلی کویل مزایای مختلفی دارد که عبارتند از:

– انعطاف پذیری هلی کویل باعث یک نواخت تر شدن توزیع بار استاتیکی و دینامیکی می شود و مجموعه به دست آمده، استحکام کششی بالاتری نسبت به اتصال پیچ و رزوه دارد.
– عمر رزوه حاصل از قراردادن هلی کویل بالاتر است؛ زیرا عملیات سطحی بهتری دارد.
– تنش وارد شده به ماده parent کمتر می شود؛ زیرا هلی کویل داخل سوراخ فاقد حرکت نوسانی است.
– نسبت به ابزارهای دیگر، فضای کمتری اشغال می کند. – در محدوده دمایی وسیعی قابل استفاده است.
– قابلیت طراحی بهینه با انتخاب محدوده وسیعی از استحکام برای پیچ و ماده parent.
– زمان کم مورد نیاز برای نصب.

انواع ابزار هلی کویل

ابزار هلی کویل دو نوع کلی دارد:
نوع نخست به صورت استاندارد است و رزوه های نرمی ایجاد می کند. این نوع از هلی کویل بدون اعمال گشتاور به محل ایجاد رزوه وارد می شود. در این نوع،  قوس مارپیچ در همه مسیر یک نواخت است. نوع دوم به صورت قفلی است و خم هائی در تعدادی از کویل ها دارد. وجود این خم ها باعث ایجاد گشتاور قفل کننده می شود. هنگامی که پیچ وارد این خم ها می شود، به علت بازتر شدن زاویه خم ها، نیروی فشاری به پیچ اعمال می شودد. برتری این نوع هلی کویل عملکرد بهتر در بارهای ضربه ای و ارتعاشی است.

هلی کویل از مواد مختلفی ساخته می شود؛ اما نوع فولادی کاربرد بیشتری دارد. برای ساخت این ابزار، سیم فولادی (ابزار رسا)نورد سرد شده و با مقطع diamond شکل دهی می شود. استحکام کششی ابزار حاصل حدود ۱۳۷۵ Mpa  تا ۱۷۲۵ Mpa است و سختی آن نیز حدود ۴۳-۵۰ RC است. زبری سطح نیز حدود ۰.۲ μm تا μm  ۰.۴ است[۲].

ابزار هلی کویل کاربرد فراوانی در صنایع خودروسازی و هوافضا دارد، به-طوری که در هواپیمای Boeing 747 تعداد ۲۵۰۰۰۰ قطعه هلی کویل به صورت قطعه اصلی استفاده می شود. مراحل نصب هلی کویل مرحله نخست سوراخ کاری با دریل مناسب اجرا می شود. به این منظور باید با استفاده از اندازه پیچ و طول ورود هلی کویل طراحی شده، قطر و عمق سوراخ کاری از استانداردهای مربوط انتخاب می شود.
مرحله دوم، قلاویز کردن سوراخ است. به این منظور و برای به دست آوردن تماس مناسب میان هلی کویل و ماده parent از ابزار tap استفاده می شود.
مرحله سوم، وارد کردن هلی کویل درون سوراخ با ابزار مخصوص است. به این منظور هلی کویل را درون غلاف ابزار تزریق می گذاریم، به صورتی که خار فنر (Tang) به طرف خارج و درون شیار میله ابزار تزریق قرار گیرد. بعد به آرامی دسته ابزار را می-چرخانیم تا بوش مانند پیچ، در محل رزوه ها قرار بگیرد. ابزار تزریق هلی کویل دو نوع دستی و برقی دارد. نوع دستی برای کاربردهای معمولی و تولید کم استفاده می شود.

پس از قرار گرفتن هلی کویل در محل مربوط، خار آن باید از قطعه جدا شود. به این منظور از ابزار ویژه این عمل (Tang break off tool) استفاده می شود. این ابزار نیز با توجه به اندازه پیچ از جعبه ابزار انتخاب می شود.

لینک توضیحات و سفارش هلی کویل زاگرس