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保障拧紧质量的两个重要“扭矩”

发布日期:2023-07-19 17:28:34   浏览量 :217
发布日期:2023-07-19 17:28:34  
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伴随着拧紧工况的复杂性增加,螺栓错误、垫片漏装、螺栓漏打、螺纹损坏、扭矩错误等等,都是会在拧紧过程中遇到的问题。失之毫厘,谬以千里,即便是微小的错误,也会造成拧紧失效。拧紧的目标是夹紧力,由于对夹紧力的直接监测过于复杂,可通过对扭矩的间接监测,来检查拧紧质量是否合格,而实际在装配过程中,我们常常会碰到,同一个螺栓在拧紧的不同阶段,测量获得的扭矩值都不一样,那么我们该如何重点监测呢?这就不得不提到动态扭矩和静态扭矩两个概念。

动态扭矩是在拧紧螺栓的过程中用拧紧枪传感器测量得到的扭矩,是螺栓克服动态摩擦所达到的扭矩,扭矩扳手和动力工具都可以施加动态扭矩。静态扭矩是紧固件被拧紧的螺栓停止后,再继续沿着拧紧方向克服静态摩擦所达到的最大扭矩为静态扭矩。

动态扭矩测量的目的是要保证拧紧过程中的扭矩是合格的。静态扭矩测量的目的是验证动态过程是否发生变异,同时确保拧紧后连接件的夹紧力的可靠性。静态扭矩应该和动态扭矩一致。但是实际上,二者关系主要受两个方面的影响:静态摩擦力和弹性衰减。

拧紧工作完毕后,发生在紧固件上扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减后的扭矩值低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后30ms内,会完成60%以上的扭矩衰减。该性质,作为我们降低扭矩衰减的重要理论依据进行应用。

造成扭矩衰减的原因有很多,例如:

🔺装配件的表面粗糙度等级较高;

🔺弹性连接材料,尤其是塑料或密封件;

🔺过快的装配速度,以及不合理的装配顺序;

🔺装配过程中的温度差异过大;

🔺装配件的质量问题


如何有效测量动态扭矩和静态扭矩?

动态扭矩是在拧紧螺栓的同时,用在线式扭矩传感器测量;

静态扭矩的测量通常分为三种方式(测量后的连接件一般不能再使用):

反松法:反松螺栓,在螺栓松动的一瞬间测试扭矩值。会降低目标扭矩,生产线较少采用。

标记法:先标记一个位置,反松螺栓,再拧紧到标记位置,读取扭矩值。保证目标扭矩,但是操作比较复杂,较少使用。

复拧法:拧紧方向继续转动螺栓,在螺栓转动瞬间的扭矩值 。操作简单,被广泛采用。

在理想状态下,静态扭矩和动态扭矩应该是一致的,但实际检测中,影响两者产生差异的原因主要是:静态摩擦力和弹性衰减。


静态摩擦力的影响--扭矩增加

 由于静摩擦系数一般比动摩擦系数大,在检测静态扭矩时,往往为克服静态摩擦力,需要额外的扭矩让螺栓动起来,因此,产生了静态扭矩比动态扭矩要高的趋势。在某些情况下,这也并不意味着有更大的夹紧力,而仅仅是静摩擦力的影响。


弹性衰减--扭矩衰减

由于静态扭矩是在拧紧之后进行测量,连接件经过一定的时间后,材料受力会有蠕变和嵌入发生产生扭矩衰减,硬连接的构件之间夹紧力的衰减较小,软连接的构件夹紧力的衰减较大。

那么扭矩衰减多少可以接受呢?根据VDI2230中定义高强度螺栓连接的系统计算:螺栓的扭矩弹性回弹,动态扭矩和静态扭矩的比值范围会较大,范围为0.85-1.3。


根据统计规律和汽车行业经验,静态力矩和动态力矩的关系:

🔺软连接--静态扭矩一般低于动态扭矩

🔺硬连接--静态扭矩一般高于动态扭矩

🔺中性连接--静态扭矩一般接近动态扭矩

另外,在装配过程中,连接件的材料、拧紧工具的选择、拧紧策略、拧紧速度、拧紧顺序,甚至是操作人员的状态都会影响到扭矩的衰减,从而影响静态扭矩与动态扭矩,产生差异。


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