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扭矩转角法拧紧静态扭矩检查是否有必要?

发布日期:2023-07-17 15:03:24   浏览量 :140
发布日期:2023-07-17 15:03:24  
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我们都知道在一些关键的行业,关键的拧紧点上,不管是扭矩法拧紧,还是扭矩转角法拧紧,都采用另一个参数进行监控,以确保拧紧质量。

如:扭矩法拧紧会进行角度监控;扭矩转角法拧紧会进行最终的总扭矩监控。这样能够对拧紧质量进行质量控制,减少拧紧异常的零件放行,减少损失。

为了进一步控制拧紧质量,对于扭矩法,一般都在拧紧完成后的一定时间内,用拧紧扳手检测静态扭矩,保证静态扭矩在合适的范围内。

不同的公司对拧紧完成后的时间会有一定的差别,例如:大众汽车公司,就规定是拧紧完成后30min以内测量,而通用汽车公司,则要求在拧紧完成后5min以内测量。

同时,静态扭矩的控制范围也不尽一致,VDI 2230 标准在扭矩法拧紧的这一节进行了说明,认为:静态扭矩与动态扭矩是不同的,受到再拧紧因素的一些影响,这些再拧紧因素包含:动态扭矩拧紧工具和静态扭矩拧紧工具的类似,摩擦、柔度比(类似经常说的硬连接和软连接)、测量人员、静态扭矩读数方法等因素相关。

VDI 2230 标准要求静态扭矩范围是动态扭矩范围的0.85-1.3。

像大众汽车公司,会规定一般情况下可以按照0.8-1.2的动态扭矩,进行规定,但在制定拧紧工艺或在拧紧工艺发布时候,会首先检验这个静态扭矩是否能够达到这个范围。

像上面这个静态扭矩测试的标准图中,取不同的点作为静态扭矩测试值,结果也会有差异。一般最低点和最大点(第一个最大点)会有约5%以内的差异。

目前,有可以通过软件自动取满足标准要求最低点的扭矩扳手,这些扭矩扳手都一般是带扭矩和角度输出的,而且可以进行扭矩转角法拧紧,进行静态扭矩的测量等。


扭矩转角法静态扭矩还有必要测量吗?

从上面分析可以看出:扭矩法拧紧可以通过对静态扭矩的测量来加强对拧紧质量的控制,在VDI 2230 标准中也给出了静态扭矩与动态扭矩值的大致范围,对于扭矩转角法,屈服点法拧紧还有必要测量静态扭矩吗?

由于屈服点拧紧是正好拧紧到螺栓连接的屈服点,因此,就不能再通过静态扭矩进行检测。

如果需要进一步确定拧紧质量,可以通过检查扭矩进行确认。例如,只要拧紧工具设置到屈服点拧紧的最低扭矩值的90%,拧紧时候没有出现螺栓转动的情况,则可以认为该连接点拧紧质量是可靠的。

对于扭矩转角法拧紧呢?

下面,我们来分析一下扭矩转角法的拧紧特点。

具体扭矩角度拧紧轴力和角度的公式,如下:

扭矩转角法拧紧的轴力计算公式可以看出,螺栓的预紧力仅仅与拧紧角度,螺纹螺距,螺栓的柔度和被连接件的刚度(柔度)有关,相对来说螺纹螺距公差的影响与扭矩法拧紧一致,而且螺距的误差一般都会非常小,可以忽略不计。

螺栓柔度和被连接件的柔度在零件设计好以后,特别是螺栓连接中被连接件没有太多的钣金,太多的分层可以认为基本能够保持不变。

从公式也可以看出:扭矩转角法轴力与摩擦系数是没有影响的,这里说的没有影响是对初始拧紧扭矩以后来说的,当然初始拧紧扭矩时候的摩擦系数还是对螺栓的轴力有影响的。

从上面分析可以看出:扭矩转角法拧紧能够采用更小的初始拧紧扭矩,减小初始的预紧力偏差,而转角部分增加的预紧力与摩擦系数无关,可以认为转角部分增加的预紧力在摩擦系数不同的情况下,都是相同的。

从而,从这一点上就可以认为,采用较低的初始拧紧扭矩就可以减小最终拧紧时候预紧力的散差。

扭矩转角图中可以看出,在摩擦系数最小时候,同样的转角得到的最终扭矩会越小。摩擦系数最大时候,同样的转角得到的最终扭矩会越大。从这个意义上说,扭矩转角法如果只是控制最小的扭矩作为静态扭矩,此时往往可能轴力反而比较大,所以,扭矩低一些轴力反而没有太大的问题。

静态扭矩也主要是来检验一下摩擦系数小的这些拧紧点,摩擦系数大的拧紧点通过这个静态扭矩测量也无法判断出轴力的可能衰减。即使采用静态扭矩来进行检查也主要检查摩擦系数低的这些点。

扭矩转角法拧紧,如需必须进行静态扭矩的测量,还是应该按照每一个点的拧紧时候动态扭矩值进行对比,相对来说更加有意义。

例如:一个50Nm+90°的拧紧,一个螺栓动态扭矩是90Nm,另一个螺栓时候100Nm,我们要分析静态扭矩应该与这两个螺栓的动态扭矩进行分别对比确认,这样更加有意义。不能仅仅按照一个最低的动态扭矩范围来检查。

总体来说,动态扭矩的监控对于扭矩转角法拧紧比静态扭矩检查更加有必要,结果也更加有意义。

总结

🔺静态扭矩检查对于扭矩法拧紧是有必要,而且标准也给出了一定的参考范围。

🔺扭矩转角法拧紧监控动态扭矩非常有必要,静态扭矩可以按照每个螺栓拧紧点的实际输出动态扭矩进行对比确认,这样更加有意义。

🔺不过屈服的扭矩转角法拧紧轴力的偏差与初始扭矩关系最大,在保证贴合情况下,尽量降低初始扭矩,这样可以减少预紧力的散差。

🔺扭矩转角法如果按照最小扭矩来进行控制静态扭矩,能够检查出诸如毛刺,螺纹孔异物等影响初始扭矩和螺栓被连接件刚度的异常,但是,对摩擦系数等变化引起的异常基本没有办法检查出来。


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