影響緊固件扭力衰減的因素及應(yīng)對(duì)方法

淺談緊固件扭力衰減2023/9/131、為什么使用螺栓？2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理3、動(dòng)態(tài)扭矩及靜態(tài)扭矩4、扭力衰減1、為什么使用螺栓？2023/9/13Page3裝配簡(jiǎn)單拆卸方便效率高成本低2.1擰緊及其原理2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理擰緊原理2023/9/13Page4螺栓插入被連接件，利用螺母或內(nèi)螺紋擰緊使螺栓拉伸變形，這種彈性變形產(chǎn)生了軸向的拉力，將被夾零件擠壓在了一起，稱(chēng)為預(yù)緊力。

理論上，只要產(chǎn)生了足夠的夾緊力，完全可以保證被夾零件在震動(dòng)、高低溫等惡劣環(huán)境下安全工作，而不必使用涂膠等輔助方法。預(yù)緊力螺栓拉伸扭矩2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page52.2如何擰緊螺栓-扭矩為了擰緊螺栓,必須施加力以便擰緊螺母/螺絲扭矩(T)

=力(F)×力臂(L)2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page62.3螺栓連接件中的力張力張力夾緊力剪切力剪切力抗張力抗張力旋轉(zhuǎn)螺母或螺絲使螺桿受力伸長(zhǎng)螺桿伸長(zhǎng)產(chǎn)生的夾緊力把連接件夾緊我們需要的是連接件中的夾緊力2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page75-4-1原則152008-07-16扭矩100%夾緊力10%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%90%

的扭矩用于克服摩擦力?

90%

的扭矩被摩擦力消耗?

只有10%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page85-4-1原則152008-07-16?

90%

的扭矩被摩擦力消耗?

只有10%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力扭矩夾緊力頭下摩擦力內(nèi)部應(yīng)力螺紋摩擦力夾緊力與摩擦力的關(guān)系與影響2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page9152008-07-1610%螺栓頭下摩擦力45%5%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%螺栓頭下摩擦力50%

螺紋副中摩擦力40%夾緊力15%在螺栓頭下加潤(rùn)滑油螺紋副中有雜質(zhì)

螺紋副中摩擦力45%摩擦力潤(rùn)滑后的螺栓壞的螺紋普通緊固軸力通常的情況螺紋連接狀態(tài)的分類(lèi)2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page10152008-07-16定義來(lái)源：ISO5393“螺紋緊固件用旋轉(zhuǎn)式氣動(dòng)裝配工具性能試驗(yàn)方法”（國(guó)標(biāo)對(duì)應(yīng)版本為GB/T26547-2011)A.硬連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)30°以?xún)?nèi)達(dá)到目標(biāo)扭矩B.軟連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)720°（2圈）以上達(dá)到目標(biāo)扭矩C.中性連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)內(nèi)30°-720°（2圈內(nèi)）達(dá)到目標(biāo)扭矩扭矩的過(guò)扭程度受連接件硬度以及工具轉(zhuǎn)速影響。影響夾緊力的因素2、擰緊基本術(shù)語(yǔ)與原理2023/9/13Page11152008-07-16錯(cuò)誤的擰緊系統(tǒng)不可靠的裝配技術(shù)沉降力溫度摩擦–擰緊精度，夾緊力過(guò)低或過(guò)高–

表面粗糙與潤(rùn)滑狀態(tài)–

螺絲質(zhì)量差–

材料不合適–工具不準(zhǔn)確或不相配–螺絲質(zhì)量差–錯(cuò)誤的工件–設(shè)計(jì)缺陷–材料配對(duì)不合適–擰緊方法錯(cuò)誤–膨脹系數(shù)不同–螺栓接合尺寸錯(cuò)誤被裝配件材料硬度–材料彈性松弛會(huì)使夾緊力衰減3.1動(dòng)態(tài)、靜態(tài)扭矩的定義3、動(dòng)態(tài)扭矩及靜態(tài)扭矩2023/9/13Page1215動(dòng)態(tài)扭矩:生產(chǎn)過(guò)程中靜態(tài)扭矩：工序完成后檢測(cè)動(dòng)態(tài)扭矩是指緊固件在被緊固過(guò)程中測(cè)量得到的峰值，一般是由動(dòng)力工具施加得到動(dòng)態(tài)扭矩，動(dòng)態(tài)扭矩是在擰緊過(guò)程中測(cè)量的。動(dòng)態(tài)扭矩產(chǎn)生的對(duì)于螺栓的軸向預(yù)緊力滿(mǎn)足工程上對(duì)預(yù)緊力的要求一個(gè)緊固件被緊固好之后，將其在擰緊方向上繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的瞬間所需要的扭矩。靜態(tài)扭矩是在緊固之后測(cè)量的。檢測(cè)扭矩：靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)時(shí)用來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，因此又稱(chēng)為檢測(cè)扭矩。主要控制手段，用擰緊機(jī)+擰緊策略控制一種檢測(cè)監(jiān)控手段，用數(shù)顯扳手+測(cè)量方法控制若：靜態(tài)扭矩＜動(dòng)態(tài)扭矩，則可認(rèn)為扭矩存在衰減4.1扭矩衰減的定義4、扭力衰減2023/9/13Page1315扭矩衰減:擰緊工作完畢后發(fā)生在緊固件上的扭矩降低現(xiàn)象即為扭矩衰減,衰減后的扭矩低于目標(biāo)值但較為穩(wěn)定,一般在擰緊操作完成后的30ms內(nèi)會(huì)完成60%以上的扭矩衰減。對(duì)于任何連接，隨著時(shí)間的推移，都會(huì)有一定程度的扭矩衰減，一般發(fā)生在以下兩種情況中：1、粗糙的表面配合時(shí)造成的衰減；2、軟連接中的扭矩衰減。驗(yàn)證過(guò)程一般靜置5分鐘左右4.2扭力衰減的測(cè)量流程4、扭力衰減2023/9/13Page1415靜態(tài)扭矩的測(cè)量返松法標(biāo)記法扭矩衰減的測(cè)量(即夾緊力衰減）規(guī)定衰減測(cè)量時(shí)間及衰減的測(cè)量狀態(tài)超聲波夾緊力的測(cè)量擰緊法瞬時(shí)松動(dòng)法墊片傳感器確定特定狀態(tài)下夾緊力衰減后的值衰減后夾緊力不滿(mǎn)足要求降低衰減直至滿(mǎn)足要求固化設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)衰減后夾緊力滿(mǎn)足要求確立檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)扭矩會(huì)隨著時(shí)間的推移而衰減（即夾緊力衰減），被緊固件為非金屬時(shí)尤為明顯，而影響靜態(tài)扭矩的因素較多，與夾緊力之間的線(xiàn)性關(guān)系不明顯，因此不能通過(guò)靜態(tài)扭矩的值來(lái)計(jì)算出衰減后的夾緊力，只能通過(guò)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)確定衰減后的夾緊力，從而找到緊固特定產(chǎn)品狀態(tài)下夾緊力與靜態(tài)扭矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而后靜態(tài)扭矩可以用來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。建立動(dòng)態(tài)扭矩、靜態(tài)扭矩及夾緊力關(guān)系，可作為相同連接狀態(tài)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)，找到并控制影響夾緊力衰減的因素4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page1515方法1咔噠扳手法（只能作為產(chǎn)品復(fù)檢手段）方法2返松法方法3標(biāo)記法方法4擰緊法（T）方法5moveon法（用小角度（2-4度）反推所需扭矩）方法6瞬時(shí)松動(dòng)法（breakaway）（atlas專(zhuān)利）4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page1615方法1咔噠扳手法（只能作為產(chǎn)品復(fù)檢手段）咔噠扳手:只能檢測(cè)扭矩過(guò)低（通常設(shè)為扭矩下限的90%）無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)靜態(tài)扭矩因其操作簡(jiǎn)單，目前生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用比較多的方法4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page1715方法3標(biāo)記法4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page1815方法4擰緊法（T）4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page1915方法5moveon法4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page2015方法6瞬時(shí)松動(dòng)法4.3靜態(tài)扭力的測(cè)量方法4、扭力衰減2023/9/13Page2115方法6瞬時(shí)松動(dòng)法（Breakaway)操作步驟4.4扭力衰減的影響因素4、扭力衰減2023/9/13Page2215扭矩衰減的影響因素很多，如扭矩衰減已導(dǎo)致連接失效，不滿(mǎn)足產(chǎn)品要求時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)和工藝角度進(jìn)行分析、改進(jìn)。4、扭力衰減2023/9/13Page23影響因素舉例說(shuō)明：1、被裝配件的表面粗糙度：材料的變形--局部嵌入4.4扭力衰減的影響因素應(yīng)對(duì)策略：盡量避免部件的表面粗糙度過(guò)大4、扭力衰減2023/9/13Page24影響因素舉例說(shuō)明：2、彈性連接材料：尤其是塑料或密封件4.4扭力衰減的影響因素應(yīng)對(duì)策略：降低最終擰緊的速度分步擰緊—如分步驟設(shè)置目標(biāo)扭矩60%--80%--100%使用擰緊(如至目標(biāo)扭矩80%)+反松+最終擰緊的方法4、扭力衰減2023/9/13Page25影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素應(yīng)對(duì)策略：降低最終擰緊的速度分步擰緊—如分步驟設(shè)置目標(biāo)扭矩60%--80%--100%使用擰緊(如至目標(biāo)扭矩80%)+反松+最終擰緊的方法①選用合適的工具②多軸同步擰緊③擰緊的次序4、扭力衰減2023/9/13Page26影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素①選用合適的工具4、扭力衰減2023/9/13Page27影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素②擰多軸同步擰緊4、扭力衰減2023/9/13Page28影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素③擰緊的次序

螺紋聯(lián)接時(shí)緊固力和緊固順序相當(dāng)重要，如緊固力與緊固順序配合不當(dāng)，表面看起來(lái)螺紋其實(shí)都以緊固完成，實(shí)質(zhì)上螺紋在經(jīng)過(guò)震動(dòng)、沖擊和交變運(yùn)動(dòng)后，很快就會(huì)松動(dòng)。所以在成組螺釘、螺母緊固時(shí)，一定按正確的緊固順序逐次（一般兩三次）擰緊螺母。一般第一次緊固力為25%，第二次緊固力為50%，第三次緊固力為100%。下圖為各種聯(lián)接件的緊固順序：長(zhǎng)條形零件：從中間開(kāi)始向兩邊緊固，防止零件變形64231579614783251012471628534、扭力衰減2023/9/13Page29影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素③擰緊的次序?qū)ΨQ(chēng)零件：從對(duì)角開(kāi)始緊固，如方形、圓形件4、扭力衰減2023/9/13Page30影響因素舉例說(shuō)明：3、過(guò)快的裝配速度、不合理的裝配動(dòng)作4.4扭力衰減的影響因素③擰緊的次序多孔零件的緊固：從中向四周對(duì)稱(chēng)發(fā)散進(jìn)行4、扭力衰減2023/9/13Page31影響因素舉例說(shuō)明：4、其他：如裝配過(guò)程中的溫度（復(fù)雜）4.4扭力衰減的影響因素應(yīng)對(duì)策略：避免不合理的摩擦避免熱膨脹系數(shù)不同/相差過(guò)大4、扭力衰減2023/9/13Page32影響扭矩衰減的因素很多，針對(duì)不同的扭矩衰減形式改善措施也不盡相同，綜合以上內(nèi)容，從工藝和設(shè)計(jì)角度去考慮扭矩衰減的常見(jiàn)改善措施歸納如下，當(dāng)然，改善措施不局限于以下內(nèi)容。4.5扭矩衰減的改善措施設(shè)計(jì)角度：1.表面粗糙度：表面粗糙度越小，材料表面越光滑，在擰緊后扭矩衰減越小。2.材料硬度：提高材料硬度，材料表面互相之間嵌入越困難，扭矩衰減也越小。3.彈性材料：塑料或橡膠等，盡量少采用，如必須采用，應(yīng)制定周全的擰緊策略，以保證衰減后的夾緊力滿(mǎn)足產(chǎn)品要求。4.螺栓選擇：細(xì)牙螺栓相比粗牙螺栓螺距更小，螺紋升角也小，在使用中不容易松動(dòng)，因此采用細(xì)牙螺栓扭矩衰減會(huì)較粗牙低4、扭力衰減2023/9/13Page33影響扭矩衰減的因素很多，針對(duì)不同的扭矩衰減形式改善措施也不盡相同，，以下僅從工藝和設(shè)計(jì)角度去考慮扭矩