螺栓拧紧知识-教师手册(编辑修改稿)

螺栓拧紧知识-教师手册(编辑修改稿)内容摘要：

Stage3 elastic 弹性形变 stage4 plastic 塑性变形 螺纹联接装配工艺方法 1） 扭矩直接控制法 ⑴ 原理 ： T = k • d • Ff TU = kL • d • FU TL = kU • d • FL 针对扭矩法，主要有两个问题：一是目标扭矩达不到；二是监控转角超差。 ① 目标扭矩达不到 针对目标扭矩超差的问题，首先是检查螺母拧紧机保持正常工作的设备参数是否正常，另外扭矩设置范围的核对以及螺母拧紧机是否进行了定期校验。 Stage 1 Prevailing Torque Stage 2 Draw Down Stage 3 Elastic Stage 4 Plastic ⑵ 方法介绍 :这是利用扭矩值与预紧力的线性关系进行控制的方法，该方法在拧紧时只对紧固扭矩（ T）进行控制，操作简便。 但扭矩控制法受扭矩系数影响较大， 90%以上用于克服螺纹和支承面摩擦扭矩，初始预紧力的离散度随着拧紧时摩擦损耗等因素的控制程度而变化，因而离散度较大．精度很低。 应用：一般用在非关键部位。 《发动机公司 柴油机厂“星级员工” 培训教材系列》 江淮汽车股份有限公司发动机公司 柴油机厂 14 ㈠ 脱碳试验：螺栓或被连接件上的螺纹过软，有可能造成划牙或脱扣，从而力矩达不到； ㈡ 目标扭矩还未达到 ，螺栓已发生断裂，此种情况极少。 ② 转角超差 ㈠ 调查螺栓强度、硬度； ㈡ 脱碳试验：螺纹表面碳势是否合格； ㈢ 螺栓摩擦系数：如上述两项均合格，则可知转角小，即轴向力 F 小，也就是螺栓摩擦系数偏大；反之，摩擦系数偏小。 ③ 转角范围设置合理与否 转角范围是在工序稳定的前提下，通过对大量转角数据统计分析后制定的。 如果过程发生变更，如螺栓厂家更换、设备改造等，则转角范围应重新制定或完善。 2）扭矩控制 — 转角监控法 ⑴ 原理 ： T = k • d • Ff 注 :该方法装配精度高，可控制在 5%以内，一般用于较高的装配部位，抗松动、抗疲劳性能较佳，为拧紧装配工艺的发展方向。 3） 扭矩转角法 ⑴ 原理 ： a = [ F－ TS/(K178。 d )] / η 扭矩转角法与扭矩法比较 ⑵ 方法 介绍 : 在采用扭矩控制的同时 ,用紧固转角θf 作为指标对预紧力进行监控的控制方法。 20% N 扭矩设定转角控制的起始点 ； 从起始点计算转角，同时记录扭矩。 ⑵ 方法介绍 : 分步拧紧，先采用扭矩控制 ,再采用紧固转角θ f进行控制的方法。 大多数厂家用转角法一般在塑性区。 《发动机公司 柴油机厂“星级员工” 培训教材系列》 江淮汽车股份有限公司发动机公司 柴油机厂 15 ① 扭矩法中 ,从公式 T=k • D • F 可以看出 F 与 K 是线性的关系 ,因而受 K的影响大； ② 扭矩转角法中 ,从公式 a = [ F－ TS/(K178。 d )] / η (TS是转折扭矩 , η是与被连接件的弹性模量有关的系数 )可以看出 F 与 a 的关系 是线性的，而与 K 的关系不是线性关系，因而受 K 的影响不大； ③ 通过实验数据的分析可以看出，与扭矩法相比，转角法的优点非常明显，即便是在弹性区，转角法中轴力与扭矩系数的关系较小，而轴力主要与转角成正比，只要转角的精度达到，轴力即基本可达到；但在扭矩法中，轴力完全受到扭矩系数的控制，即便扭矩达到，如果扭矩系数得不到控制，那么轴力就达不到要求从而影响拧紧要求。 螺栓装配质量问题发生原理及排查方法 扭矩 +转角法 首先，问题发生时，需确认螺母拧紧机是否处于正常工作状态，扭矩或转角范围设置是否正确；螺母拧紧机校验， 拧紧是否准确可靠。 之后，再针对各个具体展开调查： ① 最终力矩偏大或偏小。 根据上述分析，最终力矩偏大，是由于参数η偏大（即轴向力 F 偏大）或摩擦系数大（即扭矩系数 K 大）；最终力矩偏小，是由于参数η偏小（即轴向力 F偏小）或摩擦系数小（即扭矩系数 K小）。 对此需检验螺栓材料及金相，螺栓机械性能（如螺栓强度、硬度）。 对于连杆螺母及缸盖螺栓来说，螺栓拧紧基本在屈服点附近，也可采用粗略检测方法：即先用数显扳手检测该螺栓的力矩，再将数显扳手继续转过 30176。 ，记录数显扳手的显示力矩，计算两次力矩之差，如果两者之差≤ 5Nm，则证明螺栓已处于屈服点附近，可初步推断是摩擦系数问题。 ② 转角未达到时螺栓断裂 说明拧紧已超过螺栓能承受的抗拉极限，螺栓强度不合格。 ③ 最终力矩监控范围问题 如遇到螺栓厂家更换，螺栓加工过程或控制参数的变化等情况，可能造成螺栓机械性能及摩擦性能等的变化，原先制定的最终力矩范围不再使用，则需重新统计最终力矩范围。 4）屈服点控制法 操作方法：①拧紧系统先将螺栓拧至一起始力矩（ 50%），然后系统不断计算扭矩 /转角斜率，当螺栓材料达到屈服点（扭矩不再增加，而角度增加很快），斜率急剧下降，则系统发出控制信 号； ②得到信息后，系统略微停顿，再转 10176。 左右。 注：该方法具有可最大限度地利用螺栓强度的优点，同时，对螺栓自身的屈服强度及抗拉强度有严格的要求（适用于塑性区域）。 5） 螺栓长度法 四、拧紧力矩管理基础 《发动机公司 柴油机厂“星级员工” 培训教材系列》 江淮汽车股份有限公司发动机公司 柴油机厂 16 螺纹紧固的四种错误 紧固作业者的错误： 忘记紧固，或紧固工具使用不当（工具正确）； 紧固方法的错误： 紧固次序不当，或紧固工具选择欠妥（工具不正确）； 紧固工具的错误： 工具精度不高，性能不好； 紧固连接件的错误： 零部件尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。 拧紧工具的选择 1）拧紧工 具的分类 根据使用条件分：主要有手动、气动和电动； 根据拧紧扭矩分：主要有定扭工具和非定扭工具； 根据制造商分： 有进口和国产工具。 2）拧紧工具的选择 原则： 主要是根据螺栓强度相应的拧紧扭矩、控制要求而选择的。 ① 常用定扭工具对比 ② 有扭力要求的工具，应选用定扭工具。 ③ 在选用定扭工具时，应考虑： 1）产品结构 —— 工具使用的方便性（能否加反作用力杆） 2）现场环境 —— 工具使用的方便性（能否 悬挂）、噪音 3）工艺参数 —— 工具型号的扭力范围的适用性及精度等级 4）制造厂商 —— 工具的可靠性和服务质量（尽量集中厂商） 5）生产效率 —— 工具是否适应装配线速 拧紧检具及检测方法 1）常用的检测工具 ① 静态检测 指针式力矩检测扳手、表盘式力矩检测扳手、数显式力矩检测扳手等 ② 动态检测 传感器式力矩检测扳手等 《发动机公司 柴油机厂“星级员工” 培训教材系列》 江淮汽车股份有限公司发动机公司 柴油机厂 17 2）检测工具的选择 3）常用检测方法 ① 事后法（静态检测）：静态检测由于是装配后检测，受到力矩衰减、静摩擦力、检具的精度等影响，所 测的力矩跟实际值有一定误差。 拧紧法 拧松法 复位法 另：螺栓伸长法也是一种检测方法，主要应用在校准、标定和试验开发中。 ② 过程法（在线动态检测）：动态检测能真实地反映紧固件的拧紧力矩。 传感器法 力矩检测的主要影响因素 1）连接件表面质量及装配扭矩形成过程的影响（表面的粗糙度及硬度等） 2）检测工具的影响（精度） 3）检测方法的影响（力矩变化系数） 拧紧力矩的影响因素 影响拧紧力矩的主要因素： 1）气压情况 2）润滑情况 3）零部件质量 4）拧紧工具 5）拧 紧方法 《发动机公司 柴油机厂“星级员工” 培训教材系列》 江淮汽车股份有限公司发动机公司 柴油机厂 18 1）气压情况 气压的稳定性对拧紧力矩的影响较大，不同的气压，风动工具将输出不同的力矩。 尤其要保证风动工具在运转的过程中有一。