拧紧过程中扭矩控制方法有哪些

2022-09-20 15:45:00

流水线打螺丝并不是一件容易的事，大力出奇迹会滑丝，过小又无法拧到位，要想把螺丝打的丝滑和恰到好处，就需要控制螺丝的拧紧程度，那该如何控制呢？点赞收藏，记住下面这3个控制拧紧力的方法，你会受益匪浅。

第一，扭矩法，扭矩法是目前很常见和经济的一种拧紧策略。它的操作方法是先设定一个扭矩值目标，然后使用动力工具或手动扳手去拧紧，当扭矩≥目标扭矩时，停止拧紧，当最小扭矩≤峰值扭矩≤最大扭矩，就算拧紧合格。原理是利用弹性区域内扭矩与夹紧力的线性关系进行拧紧控制，其夹紧力一般为材料屈服极限的50%～70%。但是你知道吗，扭矩法对螺栓的利用率是最低的，同时受到扭矩误差与螺纹副与支承面的摩擦系数的影响较大，而且不能防错，如浮锁和螺纹尺寸不符等，有可能产生假扭矩情况，一般只适用于像车身内外饰和白色家电等非关键部件的装配。无论是气动和电动工具、甚至是手动扳手都能容易实现，只是精度不同，而只有电动工具可以直接输出拧紧不合格报警信号。

第二，转角法，转角法主要通过将螺栓在弹性区域充分拉长，以实现充分利用材料强度(设计夹紧力可取螺栓屈服强度的70％)，同时又完成了高精度拧紧控制的目的。工程应用中，转角起始扭矩(贴合扭矩)用以消除螺栓起始位置的影响，一般选择目标扭矩的20％～25％作为贴合扭矩。拧紧工具从转角起始扭矩开始计算转角，一直达到要求的角度停止，同时记录最终扭矩。如果扭矩太大，显然螺栓材料的抗拉强度太高或热处理后材料太硬；扭矩太小，显然螺栓材料抗拉强度太低或热处理不好，从而达到监控螺纹材料的目的。

此方法可明显提高轴向夹紧力的控制精度，夹紧力散差可控制在±15％～±25％，螺纹件摩擦系数对拧紧质量影,N／J,，并且有很好的重复性。夹紧力的平均值可提高到屈服极限的70％～80％，既提高了材料的利用率，也提高了拧紧的可靠性。主要应用于发动机连杆和主轴承盖、缸盖、飞轮、刹车钳、转向器等。此拧紧控制方法适合于对重复性要求较高的拧紧。

第三，屈服点法，屈服点控制拧紧的原理是：只要螺栓工作在弹性区域内，扭矩变化率就保持不变，超出弹性区域后变化率会下降。当扭矩变化率下降到符合屈服条件时，拧紧结束。拧紧系统从转角起始扭矩开始，测量拧紧轴的转角和扭矩。经过Ⅳ度后，计算出参考扭矩变化率。然后对后续每一角度都进行实时计算，并与参考扭矩变化率作比较。当扭矩变化率低于参考扭矩变化率的z％时拧紧系统停止工作，X是目标扭矩变化率的百分比。这就是屈服点。工程实际中，一般取Ⅳ=16，x％=50％。参考扭矩变化率是在拧紧循环开始时约束条件比屈服点小得多的范围内计算的。计算从转角起始扭矩开始，最终结果是达到目标扭矩时的读数。屈服点控制不受扭矩法的摩擦系数和转角法的转角起始点的影响，从而克服了扭矩法和转角法的缺点，提高了装配精度。应用此方法，螺栓的轴向夹紧力直接与螺栓的机械特性相关。因此，轴向夹紧力的重复性和精度较之扭矩法和转角法更好，同时可以把螺栓的性能使用到极限，最大限度地发挥了螺纹件的强度，使材料的利用率达到100％。螺栓拧紧到材料屈服极限后，提高了疲劳强度，也提高了螺纹副的防松功能，可以获得最大的安全性。此方法主要应用于关键安全部件和需要高重复性的发动机部件，如发动机的连杆螺栓等。

螺栓轴向夹紧力设计值的高低是产品设计和材料工艺水平的综合体现。现已较广泛采用的屈服点控制法和扭矩一转角法等拧紧工艺可以使螺栓的夹紧力非常稳定，达到或接近其屈服强度。而在传统的经验设计中，用扭矩法拧紧螺栓时，在考虑到扭矩控制精度、摩擦性能散差和螺栓强度波动等因素时，轴向夹紧力的最大值通常只能设计在其屈服强度的70％以下。实际轴向力往往只有螺栓屈服强度的30％～70％，甚至更低。轴向夹紧力小而分散，必然导致材料浪费，联接结构笨拙而且可靠性差。

大量研究表明，螺栓的轴向夹紧力越大，其抗松动和抗疲劳性能越好，螺栓拧紧至屈服时效果最好。对于发动机和变速箱等重要应用场合，应尽可能采用扭矩一转角法或者屈服点法将螺栓拧紧至屈服。此时，不仅能最大限度地利用材料强度和减小零件尺寸，还能使联接的可靠性得到充分保证。