关于转向操纵机构中螺纹紧固件拧紧力矩规范事宜20110301

关于转向操纵机构中螺纹紧固件拧紧力矩规范事宜

摘要：在总装现场，出现了转向操纵机构中螺纹紧固件拧紧力矩造成转向节叉零件变形问题，针对此失效，经调查后调整了螺纹紧固件的拧紧力矩规范。从过程控制的角度，建议采用统计过程控制的方法 确认一下拧紧扭矩设定值的合理性和监控过程的稳定性。

一．失效信息

（１）状态描述

螺栓拧紧力矩数值为36N·m，导致转向节叉零件产生过大的变形。如上图所示。

（２）第一次发生时间

2011年3月1日上午发生

（3）失效件的数量

2个，两个失效连续发生。此后未再发生此类失效。

总装车间该工位师傅提供的信息：是在拧紧过程中，发现滑牙。

为了避免此不良成为以后的普遍问题，有必要作进一步的调查。

二．原因分析

首先看一下是否是设计问题，即螺纹紧固件的拧紧力矩的设定值是否恰当？

对于标准螺栓，参考《汽车用螺纹紧固件拧紧扭矩规范QC/T518-1999》

？标准值不是最大值与最小值的算术平均值标准值不是最大值与最小值的算术平均值。。

细牙较之粗牙的拧紧扭矩为大。

？标准值不是最大值与最小值的算术平均值标准值不是最大值与最小值的算术平均值。。

？为何标准为何标准中没有中没有中没有提供提供10.9级M8螺栓的拧紧力矩数据要求螺栓的拧紧力矩数据要求。。

另外另外，，该标准中为何没有提供螺母标准中为何没有提供螺母（（普通螺母普通螺母、、自锁螺自锁螺母母） 拧紧扭矩要求拧紧扭矩要求。。

朗朗车型转向传动轴与万向节节叉零件的连接螺栓规格为M8×1.0,属细牙螺纹，强度等级为10.9级。表面电镀达克罗（应是从避免氢脆和环保角度考虑而采取这种表面处理）。 在现场试验了一下，调整拧紧扭矩为22.5牛米，目测弹簧垫圈差一点并紧，并且不发

生零部件的过大变形。

在现场试验了一下，调整拧紧扭矩为27.5牛米，弹簧垫圈能并紧，并且不发生零部件

的过大变形。

在现场试验了一下，调整拧紧扭矩为30.0牛米，弹簧垫圈能并紧，并且不发生零部件

的过大变形。

三．然后，确认一下是否是过程问题，即现场拧紧力矩是否存在导致失效的原因，从人、机、料、法、环五个环节。

四．改善建议

该螺栓性能等级变更为8.8级的可行性。

柯忠泽工程师确定的拧紧扭矩规范的调整为25±3牛米。该规范的制定一方面需考虑装配的合理性，一方面需考虑保证过程受控，即过程能力指数不小于 1.33。请品检部帮助 进行一下 抽样检测和分析判断。

螺栓尾部增加导向结构。

弹垫漏装的防错措施

变更为平弹垫组合螺栓，如下图所示

生产现场对于来料及装配的拧紧力矩采取SPC监控过程的稳定性。

附：相关资料

Benchmarking 数据

1、A3转向系统维修手册，转向柱与转向器连接锁紧螺母力矩：25±5Nm，调节前束时，

横拉杆锁紧螺母紧固力矩：20-25Nm

2、马自达维修手册，

3、别克GLX-2000新世纪维修手册，

4、一汽大众速腾维修手册Sagitar_2006_底盘车桥转向系

5、日产天籁维修手册十六：动力转向系统，

6、福克斯维修手册底盘转向机柱211-04 ，

7、众泰008，

8、 2009福特嘉年华

：83.3牛米

均值：

拧紧扭矩：68.6~98牛米，均值

：53牛米

拧紧扭矩：47~59牛米，均值

均值：

国外某汽车公司设定的国外某汽车公司设定的发动机部位螺纹紧固件的发动机部位螺纹紧固件的发动机部位螺纹紧固件的拧紧力矩拧紧力矩，如下表

规格 8.8 级螺栓

10.9 级螺栓 M5 6Nm ± 1 Nm -

M6 10 Nm ± 2 Nm

13 Nm ± 2 Nm

M8

25 Nm ± 2 Nm

30 Nm ± 2 Nm

M10 49 Nm ± 2 Nm 60 Nm ± 2 Nm

M12 86 Nm ± 2 Nm

110 Nm ± 2 Nm

8.8级双头螺柱

Stud, intake manifold (M8): 25 Nm ± 2 Nm

螺母

Nut, turbocharger Nut (M8): 25 Nm ± 2 Nm

朗朗车型的装配手册

螺母的扭矩设定为65±5牛米。

浅议螺纹紧固件氢脆的发生与预防

高强度螺栓的强度水平一般分为8.8、9.8、10.9和12.9四个级别，通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢。

高强度螺栓联接对节约原材料成本，节省装配位置及减轻整车、整机重量等方面无疑具有不可替代的优势。但目前，由氢脆引发的钢制螺纹紧固件联接断裂仍然是一个严重的产品质量问题。电镀诱发的氢脆断裂出现的时间长短不一，有的是投入使用后断裂；有的是还在交付试验中或在寿命试验之中；有的是还在等待交付中；有的是在装配过程中；有的是断裂在电镀过程之中。人们可以采取各种技术来减少或预防螺纹紧固件中产生的氢脆问题。

1．氢脆形成的理论与机理

所谓氢脆，是指氢原子侵入基体材料中而引起的材料延迟失效断裂。它的发生需要满足两个条件：a、金属有较高的含氢量；b、一定的外力作用。

氢脆大体上可分为以下两类：第一类主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂。如车辆车厢、驾驶室外壳等连接使用的螺栓、螺母，在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生；第二类酸洗、电镀处理的制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂。如镀锌螺栓等在加载后，经过几小时或几天的较短时间后而发生。对于前者，一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀，腐蚀坑处腐蚀反应生成的氢侵入而引起的；后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起的。

研究表明，实际使用的螺纹紧固件在自然环境下发生氢脆断裂的主要是淬火回火的马氏体系钢，一般发生在屈服强度＞620MPa、硬度≥32HRc的高强度材料。钢的屈服点愈高愈容易发生氢脆破坏，即使只含少量的氢气，也可能导致破坏。材料强度对氢脆敏感性的影响是：随着钢的强度的提高，其变脆指数也升高，而持久强度降低，说明钢的强度越高，对氢脆越敏感。

车辆结构中的螺纹紧固件，起着连接、紧固和密封的作用，装配时必须拧紧，联接的部件不同，所受的载荷各不同。有的承受弯曲或剪切应力，有的承受反复交变的拉应力和压应力，也有的承受冲击载荷或同时承受上述几种载荷，由于氢脆具有延迟性和突发性，所以它的危害很大。

1.1氢脆理论来源