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螺栓拧紧方法有几种
更新时间:2013-06-10 点击次数:11253

 

在汽车制造业中,将各种汽车零部件装配成整车的过程,需要很多种不同类型的联接,比如焊接、螺栓联接和粘胶联接等。其中螺栓联接是zui重要的联接方法之一。由于螺栓联接可以获得很高的联接强度,又便于装拆,具有互换性,通过标准化实现了大批量生产,成本低而且价格便宜,经常被应用到发动机、变速箱和底盘等重要位置的装配中。所以,螺栓的拧紧质量直接影响到产品的安全性和可靠性。

 

螺栓联接质量控制原理

 

螺栓联接的实质是通过将螺栓的轴向预紧力控制到适当范围,从而将两个工件可靠地联接在一起。为了确保螺纹联接的刚性、密封性、防松能力和受拉螺栓的疲劳强度,联接螺栓对预紧力的精度要求是相当高的。所以,轴向预紧力是评价螺栓联接可靠性的重要指标。轴向预紧力的zui低限是由联接结构的用途决定的,该值必须保证被联接工件在工作过程中始终可靠贴合。轴向预紧力的zui高值必须保证螺栓及被联接工件在预紧和工作过程中不会发生脱扣、剪断和疲劳断裂等损坏。怎样控制和监控预紧力的数值,使之能够达到产品要求显然是一个值得研究的课题。

 

螺栓拧紧方法

 

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。

 

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*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。

 

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。图1示意性地描述了转角拧紧法的曲线走向。首先将螺栓拧紧到起始力矩Ms,即将螺栓拉伸到接近屈服点,然后,再旋转一定的角度A0,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,对于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zui终力矩M1M2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。

 

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。我们根据拧紧过程中力矩和转角的关系,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Ms,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zui大的优点是将摩擦系数不同的螺栓都拧紧到其屈服点,zui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*,控制难度较大。因此拧紧工具的价格十分昂贵。

 

根据上述拧紧方法,我们知道,无论我们采用何种拧紧方法,我们都需要知道一些参数,就是紧固件的轴向预紧力,摩擦系数等,我们如何得到这些参数呢?可以采用上海百若试验仪器有限公司生产的多功能螺栓紧固分析系统,采用这套系统我们可以很方便的得到扭矩系数、总摩擦系数、螺纹摩擦系数、支撑面摩擦系数、屈服夹紧力、屈服紧固扭矩、转角、极限夹紧力和极限扭矩等紧固特性值。

 

对于拧紧的效果如何,我们可以采用上海百若试验仪器有限公司生产的FPL系列紧固件横向振动疲劳试验机进行验证,用来检查放松效果如何。

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