为什么需要准确拧紧紧固件？

扭矩是切向力在轴线距离上的乘积。当你转动汽车的方向盘或推拉自行车的把手时，你正在产生扭矩。扭矩在许多不同的情况下进行测量，从控制软饮料瓶盖的紧密度到测量船舶发动机的输出。然而，大多数扭矩应用都与螺纹紧固件的控制有关。螺纹紧固件已经存在了数千年。螺纹将旋转转化为线性运动。这种线性运动的主要目的是夹紧两个或多个材料。这被称为螺栓连接。紧固件必须产生如此强大的夹紧力，以至于组装产品在使用过程中不会分开。设计师应该计算出夹紧力，他们将研究作用于接头上的力量。

设计师面临的下一个挑战是将力转化为扭矩。这是因为测量扭矩比测量力更容易。在计算所需扭矩时，设计师将对材料、紧固件以及紧固过程进行一些假设。这是因为扭矩用于克服摩擦和产生负载。摩擦的大小将取决于所有这些因素。如果在紧固过程中不遵循这些条件，则接头将无法正确紧固，紧固件可能会断裂。

让我们看看哪些条件很重要...

• 材料质量：硬度、平整度、表面光洁度和保护涂层都很重要。孔必须具有正确的尺寸和准确的位置。它们必须是一致的，并符合技术规范。这里的问题会改变产生的摩擦量。此外，材料在紧固后会变形或“蠕动”，这会降低夹紧力。软材料通常比硬材料更容易变形。表面不平或表面粗糙的表面会扭曲并降低夹紧力，比光滑平坦的表面更多。

• 紧固件质量：硬度、直线度、螺纹质量、表面光洁度和保护涂层对紧固件也很重要。直线度、螺纹质量和涂层是增加摩擦的主要原因。硬度将影响紧固后的“蠕动”。

• 润滑：这是一个关键因素。使用石墨或二硫化钼润滑的螺栓可以在相同扭矩下达到没有润滑的螺栓的三倍夹紧力。必须遵循设计条件以实现设计夹紧载荷。

• 紧固工具：我们将在下一节中更详细地讨论这个问题，但这应该是容易控制的事情。必须选择正确的工具以提供正确的紧固速度。过快，接头将无法正确夹紧。由于紧固件的扭转松弛，它将在紧固后不久变松。

• 松弛：如果材料因过于柔软而发生蠕动，或者螺栓因过于柔软而发生拉伸，或者螺纹表面上的高点变平，则在最初几个小时内会发生松弛。通过适当的工艺和零部件质量控制可以避免这些问题。

 • 操作人员：操作人员必须理解一致性操作的重要性。基础紧固实践的教育非常重要，应由适当的人员进行传达。该过程应有一个规范，明确了需要对材料和紧固件进行目视检查的要求，螺栓紧固顺序，润滑以及紧固工具的操作方式。

正确扭矩工具的选择...

所使用的扭矩工具类型将取决于连接件的要求。根据设计要求，控制和记录的级别各不相同。让我们来看看这些要求：

• 失效造成的损害程度：如果连接件的失效会导致人员死亡或受伤，那么这就非常重要。在汽车上有许多这样的连接件，包括轮毂紧固在轴上。如果失效会导致昂贵的维修，那么这也很重要。如果某个大型柴油发动机在使用过程中有一个轴承盖螺栓松动，维修费用可能会高达数千美元。

• 失效概率：如果产品的使用会产生振动，比如发动机，或者温度变化，比如蒸汽涡轮机，或者压力变化，比如管道，那么如果连接件最初的紧固力不足，连接件可能会松动。

• 客户期望：现在，客户对从手机到火车的所有产品都期望更高的可靠性。连接件组装的强度是保证可靠性的一部分，因此必须正确紧固连接件。

• 紧固件中的应力水平：持续的客户需求是更小、更轻、更便宜的产品。这意味着紧固件的尺寸正在减小，每个组装中的数量也在减少。留下来的紧固件必须更精确地紧固，以保持质量。

• 材料中的应力水平：现代消费电子产品中使用塑料零件意味着螺钉经常被紧固到塑料中。这会带来许多关于连接件强度和蠕变的不同问题。

• 紧固连接件的数量：装配线的要求与维修车间不同。差异将包括紧固操作所需的时间、每天要紧固的紧固件数量、可用的投资金额以及质量控制要求。

• 质量控制要求：这将取决于公司政策，并会根据上述某些因素而变化。例如，某公司可能接受在某些连接件上使用手动扭矩扳手进行紧固。其他公司可能需要使用电子扳手进行第二次测试，并记录读数。最重要的连接件可能会使用扭矩受控工具，在每个紧固件上记录实际扭矩，并告知操作人员是否存在问题。

• 进入紧固件的途径：设计师必须考虑紧固连接件的能力。可能会出现这样的情况，需要特殊设计的工具才能实现设计扭矩，因为标准工具无法适配紧固件。

在选择正确的扭矩工具时，以上所述的各种要素都是需要考虑的因素。根据连接件的需求和应用场景，选择适当的扭矩工具将有助于确保连接件的正确紧固，从而维持产品的可靠性和质量。