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发布日期:2019-01-05
信息来源:济南日报 字体:

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目前几乎工业上使用的螺栓紧固都是需要控制力度的,也就是所谓的扭矩控制扭矩是指用预定的扭矩或者预定的扭矩和角度,来进行工业紧固,以保证足够的夹紧力,确保螺纹连接的可靠性。

螺栓紧固是一个非常复杂的物理过程,影响螺栓紧固最重要的因素是扭矩、预紧力、摩擦力、材料硬度。只要充分考虑了以上几个影响因素才能确保安全的螺栓紧固。扭力扳手能控制应用到一个螺纹紧固的力量,不能少也不能多,大部分情况下,传统的扭矩扳手已经能够提供给足够精度紧固螺栓的效果。但是当需要一个更精准更安全的螺纹紧固时,手动扭矩扳手是不合适的,因为往往施加的扭矩没有达到预紧力的要求和相应的预设值,因为不太精准。产生不精准值的源头往往是由拧紧螺纹之间的咬紧和螺栓头与紧固物件平面产生的摩擦造成的。所谓的预紧力或者夹紧力是在螺丝连接中,通过工件的接触产生一个接触压力,是普遍存在的。压力使得工件之间的摩擦变大,摩擦力使得扭矩不能完全预紧,因此我们施加的扭矩只有大约10%可转换成螺栓的紧固力。

为了达到更高的精度,即使在用手动拧紧螺栓这一个操作上,角度控制拧紧技术常常被人们使用,尤其是在当前发展迅速的汽车制造业中。通过这个技术可以让每一个螺栓达到它的最大紧固效果。旋转角度是指螺栓原始旋紧和最终达到规定扭矩值之间的角度值。

一般来说,转角度数会根据紧固件及被紧固部件的材质不同而有差别。比如说,硬度高的材质如碳钢,紧固所需的转角度数就会比较小;硬度低的材质如木材,紧固所需的转角度数就会比较大,同时因为摩擦造成的力损失也会打,所能达到的紧固力比较小。

在控制角度的螺纹紧固过程中,开始时使用扭矩控制把螺栓旋紧至一个固定的扭矩值,到达此扭矩后,后续的紧固过程就在扭矩和角度的双重控制下进行,直到达到预设的紧固扭矩和旋转角度。正确的使用转角控制系统可以避免螺栓进入材料塑性区间,防止超过螺栓的受理屈服点,造成安全隐患。同时转角控制也能明显减少锁紧力的流失,保证达到足够的预紧力。

螺栓紧固过程中,使用的扭矩和转角的度数都不同,因此使用过转角控制紧固的螺栓不能再次使用。

螺栓拧紧方法主要有两类,分别是弹性拧紧和塑性拧紧。弹性拧紧一般指扭矩拧紧法,塑性拧紧主要包括转角拧紧法、屈服点拧紧法等。

1、扭矩拧紧法

扭矩拧紧法的原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。通过将拧紧工具设置到某个扭矩值来控制被联接件的预紧力。在工艺过程、零件质量等因素稳定的前提下,该拧紧方式操作简单、直观,目前被广泛采用。根据经验,在拧紧螺栓时,有50%的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上,有40%消耗在螺纹的摩擦上,仅有10%的扭矩用来产生预紧力。由于外界不稳定条件对扭矩拧紧法的影响很多,所以通过控制拧紧扭矩间接地实施预紧力控制的扭矩法将导致对轴向预紧力控制精度低。而且有极少数的螺栓联接,扭矩已达到规定值,而螺栓头还未完全与被联接件贴合或间隙有时很小,目视不容易发现。此时扭矩值是合格的,但预紧力很小,甚至没有,所以在这种情况下,如果仅仅提出保证扭矩合格,那么保证装配拧紧质量就成了一句空话。MORCATO的扭力扳手就可以很好进行此操作。

2、转角拧紧法

鉴于扭矩拧紧法存在的不足,美国在20世纪40年代末开始研究螺栓伸长和轴向力的关系。螺栓拧紧时的旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致成比例关系,因而可采取按规定旋转角度来达到预定拧紧力的方法。首先将螺栓拧紧到起始力矩,即将螺栓拉伸到接近屈服点,然后,再旋转一定的角度,将螺栓拉伸到塑性区域。旋转角度拧紧法的实质是控制螺栓的伸长量,在弹性范围内轴向预紧力与伸长量成正比,控制伸长量就是控制轴向力,螺栓开始塑性变形后,虽然两者已不再成正比关系,但螺栓受拉伸时的力学性能表明,只要保持在一定范围以内,轴向预紧力就能稳定在屈服载荷附近。所以两个摩擦系数不同的螺栓,虽然采用相同的拧紧法拧紧后的最终力矩相差很大,但是由于螺栓强度、尺寸相同,所以预紧力相差不大。与扭矩拧紧法相比,不仅高精度地完成了对拧紧的控制,而且充分提高了材料的利用率。MORCATO的转角扭力扳手则可以很好的处理,进行工作时,就可以达到该效果。

3、屈服点拧紧法

屈服点拧紧法的理论目标是将螺栓拧紧到刚过屈服极限点。采用屈服点拧紧时,首先将螺栓拧紧到某一个规定的起始力矩,从这点开始,设备监控拧紧曲线的斜率值的变化,如果斜率下降到超过了设定值,那么就认为把螺栓拉伸到了屈服点,工具停止运行。屈服点拧紧法最大的优点是将摩擦系数不同的螺栓都拧紧到其屈服点,最大限度的发挥了螺纹件强度的潜力,但是它对干扰因素比较敏感,同时对螺栓的性能及结构设计要求极高,控制难度较大。因此拧紧工具的价格十分昂贵。而MORCATO的扭力扳手系类,在同品质的品牌当中,价格还是有一定的优势,物美价廉。

责任编辑:华曼容

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