紧固件扭矩及紧固件常见问题的解决方式方法

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。
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
•
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；
18
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。
19
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
控制。
t
Dห้องสมุดไป่ตู้
自攻钉与板配合
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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
• 最后注上FDSNS (Fully Driven Seated Not Stripped).
8
紧固件动态扭矩标准的类型
1. 普通螺栓螺母 2. 自攻钉和PlateNut 3. 自攻螺栓 4. 涂胶螺栓螺母 5. 自锁螺母
9
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
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
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自攻钉与U-nut配合
自攻钉与厚板配合
• 自攻钉与厚板配合
紧固件扭矩及紧固件常见问题的 解决
1
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
• 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；
•
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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
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。
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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
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。
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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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
轴向力的松 脱分力
普通螺栓螺母（三角螺纹）
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轴向力
螺母 螺栓
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
Seated Not Stripped，即攻到底且不滑牙）。
• 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）。
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
动态扭矩
D 9+/-1.5NM D 22+/-3NM D 58+/-9NM D 100+/-15NM D 160+/-25NM D 240+/-35NM D 1.5+/- 0.5NM S1NM MIN FDSNS
抗拉载荷 kN
16.7 30.4
60.3 87.6 120.1 162.9
屈服载荷 kN
3
2.自身带有扭矩传感器和控制系统的紧固工具
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。
扭矩显示屏
数显式扭力扳手
4
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；
动态扭矩
静
预
态
紧
扭
力
矩
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
13.3 24.2
54.5 79.2 108.5 147.3
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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。
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 Deformed ovally
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全金属锁紧螺母Top depression
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
•
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％。
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GM推荐的紧固件动态扭矩 标准
强度等级
螺栓 / 螺母
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
•
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。
6
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
•
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
• 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，
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。
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
自攻钉
自攻钉无强度等级之分
尺寸 直径X牙距
M6X1 M8X1.25
M10X1.5 M12X1.75 M14X2 M16X2 St4.2X1.4； St4.8X1.6