紧固件扭矩及紧固件常见问题的解决方式方法

1紧固件扭矩及紧固件常见问题的解决2静态扭矩与动态扭矩•定义•动态扭矩：•紧固件在被紧固的过程中测量得到的最大峰值。扳手和动力工具都可以施加动态扭矩，动态扭矩是在紧固的过程中测量的。动态扭矩所产生的轴向预紧力满足工程上对预紧力的要求。•静态扭矩：•在一个紧固件被紧固好之后，将其在拧紧方向上继续旋转的瞬间所需要的扭矩。静态扭矩是在紧固之后测量的。静态扭矩标准用来监控生产过程的稳定性。•检测扭矩：•与静态扭矩相同。3静态扭矩与动态扭矩测量方法•动态扭矩测量方法：•1.通过在紧固工具与被紧固件之间另加的传感器进行测量。•2.通过紧固工具自身所带的扭矩传感器测量；动态扭矩传感器1.用于测量动态扭矩的传感器2.自身带有扭矩传感器和控制系统的紧固工具4静态扭矩与动态扭矩测量方法•静态扭矩：•用测力扳手（有表盘式，数显式等类型，SGM大多采用表盘式），在紧固好以后5分钟内，向紧固件拧紧的方向上拧5°的角度，所得到的数值。数显式扭力扳手扭矩显示屏5动态扭矩，静态扭矩与预紧力静态扭矩会随着时间的推移而衰减，被紧固件为非金属时尤为明显；而且影响静态扭矩的因素较多，与预紧力之间的线性关系不明显；动态扭矩不存在随时间推移而衰减的问题；与静态扭矩相比，动态扭矩与预紧力之间的线性关系更明显；时间静态扭矩扭矩预紧力动态扭矩静态扭矩6紧固件扭矩的职责分工1.PATAC负责释放动态扭矩和初始静态扭矩•PATAC根据设计要求，并结合实验结果和路试结果，释放动态扭矩标准。•2.ME负责释放静态扭矩•ME根据PATAC所释放的动态扭矩，在生产线上以动态扭矩标准的Nominal为目标值来调整紧固工具的扭矩，按照正常生产的方式紧固，测量所得到的静态扭矩。采用统计的方法（30组数据），得到静态扭矩标准的Nominal和公差，从而得到静态扭矩标准。7动态扭矩与静态扭矩的书写格式•1.动态扭矩•Dnominal+/-toleranceNM;动态扭矩写为名义值+/-公差的形式•例如D30+/-5NM；在D与30+/-5NM之间无空格；•其中D代表Dynamic(动态的）；NM即扭矩单位：牛顿.米；tolerance应为对称公差，不能设为上下公差不对称的形式，例如：D30+3/-5NM是不对的；•生产上应该把紧固工具的动态扭矩值以nominal为目标值，而不应该故意偏离名义值；•2.静态扭矩•SA-BNM；静态扭矩应写为范围的形式•例如：S25-35NM；在S与25-30NM之间无空格；•其中S代表Static（静态的）；A代表静态扭矩的下限，B代表静态扭矩的上限；NM即扭矩单位：牛顿.米；•8动态扭矩与静态扭矩的书写格式•3.自攻钉的动态扭矩•自攻钉通常采用FDSNS标准（FullyDrivenSeatedNotStripped，即攻到底且不滑牙）。•例如：D1.5+/-0.5NMS1NMMINFDSNS•其中D代表Dynamic(动态的）；其后跟一空格；•1.5+/-0.5NM表示动态扭矩的范围，1.5NM仅供生产上实际设定扭矩的一个参考，并不表示为Nominal值，实际使用的动态扭矩由生产上根据实际状况调整枪的动态扭矩，但要保证FDSNS标准（FullyDrivenSeatedNotStripped，即攻到底且不滑牙）。•最后注上FDSNS(FullyDrivenSeatedNotStripped).9紧固件动态扭矩标准的类型1.普通螺栓螺母2.自攻钉和PlateNut3.自攻螺栓4.涂胶螺栓螺母5.自锁螺母10普通螺栓螺母•紧固件扭矩示意图11紧固件的阻力矩－端面摩擦阻力矩•承载面越大，其阻力臂越长，相同阻力所产生的阻力矩就越大。•因此，承载面直径大的紧固件，其所需的扭矩大。12普通螺栓螺母•轴向预紧力所产生的阻力矩普通螺栓螺母（三角螺纹）螺栓螺母轴向力轴向力对螺纹压力分力轴向力的松脱分力13影响动态扭矩的因素•1.紧固件头部形状•随着头部承载面直径的增大，摩擦面不断增大，达到相同轴向预紧力所需要的扭矩也不断增大。因此，其他条件相同的请况下，头部摩擦面直径大的紧固件所需的扭矩越大。•2.紧固件表面的摩擦系数•不同表面处理方法的紧固件其摩擦系数相差很大。但是可以通过加入调节剂来把表面的摩擦系数调整到所需要的范围。•表面电镀（白色，黄色，黑色，深绿色）不加摩擦系数调节剂的请况下，摩擦系数为0.3左右；当表面有油的请况下为0.1左右；表面没有镀层的（例如焊接螺栓，焊接螺母）为0.1左右；GM标准为0.1~0.16；•由于表面摩擦系数对相同扭矩条件下所产生的轴向力有很大的影响，因此对于重要的紧固件需要规定表面摩擦系数的范围。•3.螺纹之间的实际配合•通常螺纹之间应该为间隙配合。即螺栓表面镀层后为6h，螺母表面镀层后为6H。但是由于紧固件本身制造的误差，以及表面镀层厚度的误差，可能会造成紧固件实际为过盈配合或间隙配合。这可能会造成拧不到底或者滑牙。•4.紧固件的特性（自攻，涂胶，自锁等）•自攻螺栓对应的螺母无螺纹，需要螺栓在螺母上直接攻出螺纹，因此，需要额外加大扭矩。对于螺纹涂有螺纹胶（起防松，或者密封等作用），或者螺母为自锁螺母，将会造成螺纹间实际配合为过盈配合，因此，需要额外加大扭矩。14自攻钉自攻钉螺纹15自攻钉与薄板配合•自攻钉与薄板配合•自攻钉与薄板或者PalateNut和U-Nut配合（钢板厚度自攻钉牙矩），其啮合牙数很少（只有1牙），承载能力很小，容易造成滑牙，因此扭矩必须很小。自攻钉与U-nut配合自攻钉与PlateNut配合16自攻钉与厚板配合•自攻钉与厚板配合•自攻钉与厚板配合（板厚自攻钉牙矩，厚板的材料一般为非金属），与自攻钉配合的孔的直径以及板的厚度的变化会引起所需的动态扭矩的很大波动。直径变大，以及板变薄容易造成滑牙，反之，容易造成攻不到底。•自攻钉的扭矩一般都较小（一般在1.5+/-0.5Nm左右），紧固自攻钉的枪（气枪或电枪）在扭矩很小时，其波动量的相对值较大，不易精确控制。Dt自攻钉与板配合17自攻螺栓动态扭矩•自攻螺栓（Taptite）•由于需要螺栓在光孔基体上强行挤压出螺纹，因此需要额外增加扭矩。Taptite螺栓横截面形状Taptite螺栓与光孔配合，强行在光孔的基体上挤压出螺纹。18自攻螺栓•自攻螺栓的优点：•1.基体螺纹是靠自攻螺栓强行挤出，螺纹间为过盈配合，因此具有良好的防松性能；•2.省去了与螺栓配合的基体的攻丝工序，可以降低一定成本；•自攻螺栓的缺点：•自攻螺栓本身制作成本较高，因此价格较高；•自攻螺栓的常见问题：•自攻螺栓与光孔配合，对于光孔直径的波动非常敏感，光孔直径大易造成滑牙，直径小易造成攻不到底。因此出现滑牙和攻不到底时应首先查光孔的直径；其次查自攻螺栓的尺寸及实际的动态扭矩等。19涂胶螺栓螺母•有些螺栓螺母涂有胶，可以根据需求，涂螺纹锁紧胶，密封胶，减震胶，防焊渣胶等。•涂胶螺栓螺母，由于涂有胶，造成螺纹间的实际配合为过盈配合，因此需要额外的扭矩来克服阻力，其扭矩比对应的普通螺栓螺母大。20锁紧螺母•Prevailingtorquenut锁紧螺母采用螺纹结构变形，使螺母与螺栓的局部配合为过盈配合，螺栓螺母间始终保持有压应力，从而达到防松的目的。这会使在紧固螺栓、螺母时需要额外的扭矩。其额外扭矩标准一般会在图纸上明确标出。全金属锁紧螺母Deformedovally全金属锁紧螺母Topdepression尼龙环锁紧螺母21影响动态扭矩的因素（被紧固件）•设定动态扭矩时不仅要考虑紧固件，还要考虑被紧固件以及紧固件工具。•动态扭矩太小，容易引起松动和疲劳断裂，同时不利于发挥紧固件的潜力；动态扭矩太大，容易引起紧固件屈服，甚至断裂，滑牙，以及被紧固件被压溃。•被紧固件的材料硬度，表面粗糙度，表面摩擦系数，被紧固件的结构，都会影响所需要的动态扭矩。同时还要考虑被紧固件的强度，保证不会被压溃，进而得到被紧固件所能承受的最大扭矩。•动态扭矩标准需要由紧固件和被紧固件共同确定。最小动态扭矩应该保证在客户使用的过程中不松动，最大扭矩应保证紧固件以及被紧固件不失效（如屈服，断裂，滑牙，压溃，变形等）•为了充分发挥紧固件的性能，一般应使紧固件的轴向预紧力为紧固件保证载荷的50~75％。22GM推荐的紧固件动态扭矩标准强度等级尺寸直径X牙距动态扭矩抗拉载荷kN屈服载荷kN螺栓/螺母8.8抗拉强度8X100＝800MPa,屈服强度800X0.8＝640MPaM6X1D9+/-1.5NM16.713.3M8X1.25D22+/-3NM30.424.210.9抗拉强度10X100＝1000MPa,屈服强度1000X0.9＝900MPaM10X1.5D58+/-9NM60.354.5M12X1.75D100+/-15NM87.679.2M14X2D160+/-25NM120.1108.5M16X2D240+/-35NM162.9147.3自攻钉自攻钉无强度等级之分St4.2X1.4；St4.8X1.6D1.5+/-0.5NMS1NMMINFDSNS23影响动态扭矩的因素（紧固工具）•不同的紧固工具精度不同，一般请况下，精度由高到底如下：•电动枪气动枪脉冲枪电动枪气动枪24脉冲枪•脉冲枪的原理：•气动枪和电动枪其原理类似于用手推动扳手拧螺栓；脉冲枪类似于不断用锤子去敲击扳手拧螺栓。•脉冲枪的优点：•同等输出扭矩的条件下，尺寸小，重量轻，人机工程好；•脉冲枪的缺点：•输出扭矩波动大，噪音较大；•脉冲枪的适用范围：•1.拆卸紧固件；•2.重型设备上的大紧固件的紧固；•3.动态扭矩精度要求低的场合；•脉冲枪不适合的范围•1.不适用于自锁螺母，涂胶螺母，涂胶螺栓，自攻螺栓；•2.不适用于重要的紧固件（如对安全和功能有重大影响的紧固件，如PQC值为PS1，PS2和PF1）；•3.不适用于软连接（如被紧固件为非金属，或者有非金属的垫片等）；25如何判定是否松动•紧固件紧固完毕后随着时间的推移，其静态扭矩均会衰减。只有在紧固完毕后5分钟内测得的静态扭矩值才有意义。时间超过5分钟后，其测量值均会有较大衰减。因此，静态扭矩是否衰减并不能作为紧固件是否松动的依据。•对于重要的紧固件，紧固后应在紧固件和被紧固件上用记号笔画线。如果经过路试或台架实验，其记号线发生错位，则说明松动。如果记号线未发生错位，则说明未发生松动。