紧固件扭矩及紧固件常见问题的解决

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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。
扭矩显示屏 数显式扭力扳手
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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;
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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);
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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。
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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。
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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。
屈服载荷 kN
13.3 24.2 54.5 79.2 108.5
螺栓 / 螺母
8.8 抗拉强度8X100=800MPa, 屈服强度800X0.8=640MPa 10.9 抗拉强度10X100=1000MPa,屈 服强度1000X0.9=900MPa
M16X2
D 240+/-35NM
D 1.5+/- 0.5NM S1NM MIN FDSNS
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自攻钉
自攻钉螺纹
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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PlateNut配合
自攻钉与U-nut配合
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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。 t
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GM推荐的紧固件动态扭矩 标准
强度等级 尺寸 直径X牙距
M6X1 M8X1.25 M10X1.5 M12X1.75 M14X2
动态扭矩
D 9+/-1.5NM D 22+/-3NM D 58+/-9NM D 100+/-15NM D 160+/-25NM
抗拉载荷 kN
16.7 30.4 60.3 87.6 120.1
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动态扭矩与静态扭矩的书写格式
• 1.动态扭矩 • D nominal+/-tolerance NM ; 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;
动态扭矩
静 态 扭 矩 预 紧 力
静态扭矩
时间
5
扭矩
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。
紧固件扭矩及紧固件常见问题的 解决
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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。
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紧固件动态扭矩标准的类型
1. 2. 3. 4. 5. 普通螺栓螺母 自攻钉和PlateNut 自攻螺栓 涂胶螺栓螺母 自锁螺母
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普通螺栓螺母
• 紧固件扭矩示意图
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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。
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普通螺栓螺母
• 轴向预紧力所产生的阻力 矩
螺母 轴向力的松 脱分力 螺栓
轴向力
普通螺栓螺母(三角螺纹)
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轴向力对螺纹 压力分力
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
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
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静态扭矩与动态扭矩测量方法
• • 静态扭矩:
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锁紧螺母
• Prevailing torque nut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。
尼龙环锁紧螺母 全金属锁紧螺母Top depression



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。
• 2.静态扭矩 • SA-BNM;静态扭矩应写为范围的形式
• • •
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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;
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( Fully Driven Seated Not Stripped,即攻到底且不滑牙)。

D
自攻钉与板配合
16Biblioteka Baidu
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 栓与光孔 配合,强 行在光孔 的基体上 挤压出螺 纹。
Taptite 螺栓横截面形状
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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:

例如: D 1.5+/- 0.5NM S1NM MIN FDSNS • 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( Fully Driven Seated Not Stripped,即攻到底且不滑牙)。 • 最后注上FDSNS (Fully Driven Seated Not Stripped).
全金属锁紧螺母 Deformed ovally
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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%。

• •
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。
162.9
147.3
自攻钉
自攻钉无强度等级之分
St4.2X1.4; St4.8X1.6
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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
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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。
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