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如何將螺栓正確擰緊？

基本擰緊技術(shù)

                                                   

                                                   


                                                    

                                                   


                                                   

                                                   

                                                   

                                                   

                                                   

                                                   





















擰緊中的扭矩分配


擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉(zhuǎn)一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉(zhuǎn)為三個部分：

1，螺栓頭下摩擦力消耗 

2，螺紋副摩擦力消耗 

3，產(chǎn)生預(yù)緊力


這個也可以根據(jù)以下公式得出：


?    Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
?                     預(yù)緊力    螺紋副        螺栓頭下
?       定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數(shù)friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
             Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數(shù)fricition value surface bolt-head


一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現(xiàn)在螺栓的被拉伸，40%和50%體現(xiàn)了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導(dǎo)致的發(fā)熱。



螺栓的初始設(shè)計是按照如上圖的比例來分配三者關(guān)系的，如果實際的過程中改變了三者的比例關(guān)系，會出現(xiàn)扭矩“合格”，夾緊力不合格的情況。


典型情況1：


螺紋副被額外潤滑


此時螺紋副摩擦系數(shù)降低，摩擦力矩變小，施加的扭矩“轉(zhuǎn)移”給夾緊力，后果有可能是：螺栓拉斷或者工件變形。


典型情況2：


螺栓生銹或者螺紋副有油漆



此時螺紋副摩擦系數(shù)增加，有可能扭矩合格后夾緊力不足。


其它改變摩擦系數(shù)的常見情況有：

涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉(zhuǎn)接觸面摩擦系數(shù)，工具轉(zhuǎn)速，墊片增加/減少等。



擰緊技術(shù)中的螺栓螺母知識


螺栓擰緊是裝配環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，螺栓/螺母在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)必須穩(wěn)定連接，否則有可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，因為螺栓/螺母失效而導(dǎo)致的安全事故時有發(fā)生。

 

螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：

 

1. 強(qiáng)度不足 

螺栓常見強(qiáng)度等級如下，如果螺栓制造商供應(yīng)的螺栓不能滿足對應(yīng)的強(qiáng)度要求，螺栓連接的安全性也無法得到保障。


 

2. 螺紋副強(qiáng)度不足 

按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強(qiáng)度要與螺栓本身強(qiáng)度相匹配，比如螺栓強(qiáng)度為10.9的螺栓，應(yīng)采用強(qiáng)度為10的螺母。



3. 螺紋副高度 

同樣根據(jù)ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。


螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度測試


螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度的測試方法很多，比較權(quán)威的方法是依據(jù)ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機(jī)械抗拉強(qiáng)度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過萬能材料試驗機(jī)產(chǎn)生軸向拉力，通過軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機(jī)械性能指標(biāo)。



軸向拉力/軸向拉伸量：


 

螺母/螺紋副的機(jī)械強(qiáng)度測試，如下圖示意：



1. 實驗載荷一般在抗拉強(qiáng)度的88%-94%之間

2. 持續(xù)載荷15S

3. 需確保螺桿沒有永久變形

4. 15S后手動可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強(qiáng)度合格

 

小貼士：

 

螺栓/螺母的失效形式有： 

滑牙，疲勞失效，涂層失效，螺紋副脫落，電化學(xué)腐蝕，拉斷，剪斷，過度衰減等。