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      6. 螺栓扭矩控制原来有诀窍,欧委会分分钟变专家!
        来源:哲成阀门 笔者:哲成阀门贸易部 通告时间:2019-5-20 读书: 先后
          

        当天,咱从螺栓连接中扭矩和夹紧力的切实可行状况,来探索螺栓拧紧控制方法。

        如上图所示:施加扭矩旋转螺栓后,螺杆受力伸长了,螺杆伸长产生夹紧力把连接件夹紧了。咱明白,施加的扭矩并不像夹紧力那么简单,在通用公式中:


        力(F)*力矩(L)=扭矩M


        不用说螺栓旋转的越多,得到的扭矩越大。但是90%扭矩被摩擦力消耗掉了,只有10%转折为了夹紧力。打个比方,顶你上紧一颗工艺要求为10N・m力矩的螺栓时,咱实事求是需要的是那1N・m轴向力矩,大部分力矩都把摩擦力消耗掉了。


        摩擦力和夹紧力是什么关系呢?普通情况下,恪守50-40-10条件,就是50%的螺栓头下摩擦力,40%的螺纹副中摩擦力,10%的夹紧力。但是在部分标准下夹紧力的比重是可以变动的。


        比如说当工人师傅拿起一颗螺栓发现他螺纹有碰伤或者有杂质,您一旦将他装入螺孔内,这样的螺栓产生怎样的夹紧力呢?一般说来认为螺纹副中有缺陷(垃圾、碰上等)按照装配力矩装配后,生存50%的螺栓头下的摩擦力,45%螺纹副中的摩擦力,只有5%咱想要的夹紧力。这时这颗螺栓的组建力矩是达到了,但是远不符合我们所要求的夹紧力。如果这里螺栓在飞轮,曲轴等这样的宣传件上就特别容易发生脱落,这就造成了我们经常说的“假紧”。


        还有弹性材料变软会使夹紧力衰减,也是普通我们说软连接的扭矩衰减。比如汽缸盖垫材料较软我们采取二次拧紧的办法来减少夹紧力的衰减,还有机油盘螺栓经常发生夹紧力衰减,就是因为螺栓下面有机油盘垫片(软质材料的由来)。


        预计我们需要螺杆伸长而产生夹紧力,扭矩越大螺杆得以伸的越长,是否扭力越大越好呢?咱施加的扭矩越大会使螺栓过度伸长,螺栓超过屈服强度极限就会发生应力断裂,于是失去了螺栓的过渡作用。


        在具体工作中,甭管两把连接体间的压紧力还是螺栓上的轴向预紧力,平均很难检测,也就很难予以直接控制,于是,人人采取了下述几种艺术予以间接控制。


        1. 扭矩控制法


         

                                                                             


        扭矩控制法是最初始也是最简单的控制法,其它是基于螺纹连接时,轴向夹紧力F拧紧时与拧紧扭矩T成正比关系,适用一个公式T=K・F来表示,其一K则是扭矩系数。顶一个螺钉设计出来时候他的轴向夹紧力F就是可知的,拧紧扭矩T穿过工艺设定我们的拧紧扭矩也把工艺部门正式下来。但是总装车间经常出现拧紧扭矩达到但是装配的螺栓依然不及格,这是为什么呢?


        主要就在这个扭矩系数,扭矩系数K的变动主要波动因素是综合摩擦系数u,不用说螺栓,螺孔之精度,垃圾,只是磕碰都会影响这个综合摩擦系数u。而且这个K值和温度也有联系,途经俄住友公司通过实验证明环境温度每增加1℃,扭矩系数K就狂跌0.31%。扭矩控制法到底是否精确呢?送大家加深下影响,根据美国工程师协会拧紧实验报告称当拧紧力矩T的误区为±0时(即无误差施加扭矩)螺栓轴向夹紧力误差可以达到±27.2%。


        利用步骤:

      7. 直接或间接控制地加载扭矩

      8. 切实目标扭矩通常是屈服扭矩的50% to 85%

      9. 用在拴紧弹性区域

      10. 90%的加载扭矩用于克服摩擦力

      11. 预紧力正确度±25%


      12. 扭矩控制法的亮点是:资产低,可以采取简易的拧紧工具扭矩扳手来检查拧紧质量。


        伊缺点就是:拧紧精度不够,决不能充分表达材料潜力,空气影响大(温度,螺栓螺纹,垃圾、碰上等)。


        2. 扭矩-转角控制法(TA)又称超弹性控制法






        扭矩-转角控制法是先将螺栓拧到一个不大的扭矩,一般说来会是拧紧力矩的40%-60%(由工艺验证后制订),再下点起来,拧一个规定的拐角的左右方法。


        这种办法它是基于一定的拐角,是螺栓产生一定的轴向伸长及连接件被裁减了。这样做的目的是将螺栓拧到紧密接触面上,并克服了部分表面凹凸不平等不平衡因素,而后面所要求之轴向夹紧力由转角产生。在计算转角之后,摩擦阻力对轴向夹紧力的影响不复存在,所以他精度比单纯的扭矩控制法要高,扭矩控制法的中心就是测量转角的试点,一旦这个转角确定下来我们就足以获得相当高拧紧精度。


        鉴于有了比较先进拧紧方法于是产生了一种适应生产力的工具,就是机动拧紧工具,其它是由电机―驱动齿-弯头齿轮-探测器等组成,可以相对比较容易的设定预警力矩及起始转角。


        利用步骤:

      13. 利用一个固定扭矩 (开头(开馆)扭矩)

      14. 旋转扣紧件到达预定转角

      15. 离屈服拧紧的早期阶段, 这时候也用在结构性区域。

      16. 要求用考试确定起始(开馆)扭矩与转角参数

      17. 预紧力正确度±15%


      18. 扭矩-转角控制法(TA)优点:拧紧精度高,可以获得较大的轴向夹紧力。


        症结:伊控制系统比较复杂,要求测量预紧扭矩及转角2个数据,质部门不易找到适当的办法对拧紧结果进行反省跟进。


        3. 屈服点控制法(TG)


         

         



        穿过上面夹紧力图即可看出,同样的拐角误差在伊朔性区的螺栓轴向预紧力误差ΔF2比弹性区的螺栓轴向预紧力误差ΔF1要小得多。屈服点控制法就是把螺栓拧紧至屈服点后,停止拧紧的一种艺术。其它是采取材料屈服的情景而上扬起来的一种高精度的拧紧方法。这种控制方法,是通过对拧紧的扭矩/转角曲线斜率的继续计算和判断来确定屈服点的。螺栓在拧紧的长河中,伊扭矩/转角的变动曲线见扭矩、扭矩斜率对比图。真心实意的拧紧开始时,就业率上升很快,后经过简单的变缓后而保持稳定( a_b区间)。过b点后,伊斜率经简短的迟缓回落后,又快速下降。顶斜率下降一定值时(一般说来定义,顶他斜率下降到最大值的二分之一时),说 明已赶到屈服点(即扭矩对比图中的Q点),立即发出停止拧紧信号。屈服点控制法的拧紧精度是突出高的,伊预紧力的误区可以操纵在±4%以内,但人家精度主要是取决于螺栓本身的投降强度。


      19. 扭矩与转角是在拧紧中受到监控

      20. 顶一些最大值梯度下降时来判别最大梯度与屈服点

      21. 采取最大压紧力潜能

      22. 摩擦力未减小

      23. 同意每次拧紧的考察扭矩转角

      24. 螺栓不能再采取

      25. 预紧力正确度±8%


      26. 4. 落座点―转角控制法 (SPA)


         


         

        落座点―转角控制法是近年来新出现的一种控制方法,其它是在扭矩-转角T-A法基础上发展起来的。TA法是以某一预扭矩Ts为转角的试点,而SPA法计算转角的试点,采取扭矩曲线之线性段斜率与转角A坐标的临界点S(见图)。


        希冀中F1是TA法最大螺栓轴向预紧力误差,F2是SPA法最大螺栓轴向预紧力误差。副图中可见,采取TA法时,鉴于预扭矩TS的误区(ΔTs=Ts2-Ts1,对应产生了螺栓轴向预紧力误差ΔFs),在转过相同的拐角A1从此,相对于两个弹性系数高低不同之拧紧工况,伊螺栓轴向预紧力误差为F1;即使是弹性系数相等的,但由于ΔTs 的生存,也有稳定的误区(见图中的ΔF1、ΔF2)。如若采用SPA法,鉴于是均从落座点S起来转过A2转角后,相对于两个弹性系数高低不同之拧紧工况,伊螺栓轴向预紧力误差为F2。明确F2小于F1,即落座点―转角控制法拧紧精度高于扭矩-转角控制法。采取SPA法,摩擦系数大小对于螺栓轴向预紧力的影响几乎可以完全消除,副一图为拧紧中不同摩擦系数所对应的扭矩-转角关系曲线。希冀中摩擦系数: µ1>µ2>µ3。虽然不同之摩擦系数所对应的扭矩-转角关系曲线之固定汇率不同,但人家落座点(伽马射线线性段的固定汇率与横轴的临界点)离开不大。故从此点再拧一个摄氏度Ac,不同摩擦系数对螺栓轴向预紧力的影响基本可以消除。


        SPA法与TA法比较,伊根本优点是:能抑制在Ts时已产生之扭矩误差,从而,可以进一步加强拧紧精度。


        5. 螺栓伸长法(QA)





        QA法是通过测量螺栓的延伸量来确定是否达到屈服点的一种控制方法,虽然每一个螺栓的投降强度不一致,也会给拧紧带来误差,但人家误差一般都特别小。在QA法中所运用的监测螺栓伸长量的办法,一般说来是用超声波测量,超声波的回音频率随螺栓的延伸而加大,故此,永恒的回音频率就代替了稳定的延伸量。图示就是QA法的规律,鉴于螺栓在拧紧和拧松时,用超声仪所测得的回音频率随螺栓的拧紧(延长)和拧松(调减伸长量)而发生变化的经纬线并不重合,同一螺栓轴向预紧力的上升频率低于下降频率。这样,在用于测量螺栓的投降点时应予以注意。


        6. 扭矩斜率法



        扭矩斜率法是以扭矩-转角曲线中的扭矩斜率值的变动作为指标对开始预紧力进行控制的一种艺术。该拧紧方法通常把螺栓的投降紧固轴力作为控制初始预紧力的目标值。该拧紧方法一般在螺栓初始预紧力离散度要求较小并且可最大限度地运用螺栓强度的情况下使用。但是由于该拧紧方法对开始预紧力的左右与结构性区的拐角法基本相同,故此,要求对螺栓的投降点进行严格的左右。该拧紧方法与结构性区的拐角法相比,螺栓的恶性即反复使用等方面出现的题目较少,有稳定的攻势,但是,紧固工具比较复杂,也比较昂贵。

        本文Tag: 螺栓、扭矩、控制
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