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動態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩的定義
動態(tài)扭矩:緊固件在被緊固的過程中測量得到的最大峰值。扳手和動力工具都可以施加動態(tài)扭矩,動態(tài)扭矩是在緊固的過程中測量的。動態(tài)扭矩所產生的軸向預緊力滿足工程上對預緊力的要求。
靜態(tài)扭矩:在一個緊固件被緊固好之后,將其在擰緊方向上繼續(xù)旋轉的瞬間所需要的扭矩。靜態(tài)扭矩是在緊固之后測量的。靜態(tài)扭矩標準用來監(jiān)控生產過程的穩(wěn)定性。
動態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩測量方法
動態(tài)扭矩測量方法
1.通過在緊固工具與被緊固件之間另加的傳感器進行測量;
2.通過緊固工具自身所帶的扭矩傳感器測量。
靜態(tài)扭矩測量方法
用測力扳手(有表盤式,數顯式等類型,SGM大多采用表盤式),在緊固好以后5分鐘內,向緊固件擰緊的方向上擰<5°的角度,所得到的數值。
動態(tài)扭矩、靜態(tài)扭矩和預緊力
靜態(tài)扭矩會隨著時間的推移而衰減,被緊固件為非金屬時尤為明顯;而且影響靜態(tài)扭矩的因素較多,與預緊力之間的線性關系不明顯。
動態(tài)扭矩不存在隨時間推移而衰減的問題;與靜態(tài)扭矩相比,動態(tài)扭矩與預緊力之間的線性關系更明顯。
緊固件扭矩的職責分工
PATAC負責釋放動態(tài)扭矩和初始靜態(tài)扭矩
PATAC根據設計要求,并結合實驗結果和路試結果,釋放動態(tài)扭矩標準。
ME負責釋放靜態(tài)扭矩
ME根據PATAC所釋放的動態(tài)扭矩,在生產線上以動態(tài)扭矩標準的Nominal為目標值來調整緊固工具的扭矩,按照正常生產的方式緊固,測量所得到的靜態(tài)扭矩。采用統(tǒng)計的方法(30組數據),得到靜態(tài)扭矩標準的Nominal和公差,從而得到靜態(tài)扭矩標準。
動態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩書寫格式
動態(tài)扭矩
D nominal+/-tolerance NM;動態(tài)扭矩寫為名義值+/-公差的形式。
例如D30+/-5NM;在D與30+/-5NM之間無空格;
其中D代表Dynamic(動態(tài)的);NM即扭矩單位:牛頓.米;tolerance應為對稱公差,不能設為上下公差不對稱的形式。
例如:D30+3/-5NM是不對的;
生產上應該把緊固工具的動態(tài)扭矩值以nominal為目標值,而不應該故意偏離名義值。
靜態(tài)扭矩
SA-BNM;靜態(tài)扭矩應寫為范圍的形式。
例如:S25-35NM;在S與25-30NM之間無空格;
其中S代表Static(靜態(tài)的);A代表靜態(tài)扭矩的下限,B代表靜態(tài)扭矩的上限;NM即扭矩單位:牛頓.米。
自攻釘的動態(tài)扭矩
自攻釘通常采用FDSNS標準(Fully Driven 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(動態(tài)的),其后跟一空格;
1.5+/-0.5NM表示動態(tài)扭矩的范圍,1.5NM僅供生產上實際設定扭矩的一個參考,并不表示為Nominal值,實際使用的動態(tài)扭矩由生產上根據實際狀況調整槍的動態(tài)扭矩,但要保證FDSNS標準(Fully Driven Seated Not Stripped,即攻到底且不滑牙)。
最后注上FDSNS(Fully Driven Seated Not Stripped)。
緊固件動態(tài)扭矩標準的類型
01 普通螺栓螺母
緊固件的阻力矩-端面摩擦阻力矩
承載面越大,其阻力臂越長,相同阻力所產生的阻力矩就越大。因此,承載面直徑大的緊固件,其所需的扭矩大。
軸向預緊力所產生的阻力矩
影響動態(tài)扭矩的因素(緊固件)
1.緊固件頭部形狀
隨著頭部承載面直徑的增大,摩擦面不斷增大,達到相同軸向預緊力所需要的扭矩也不斷增大。因此,其他條件相同的請況下,頭部摩擦面直徑大的緊固件所需的扭矩越大。
2.緊固件表面的摩擦系數
不同表面處理方法的緊固件其摩擦系數相差很大。但是可以通過加入調節(jié)劑來把表面的摩擦系數調整到所需要的范圍。
表面電鍍(白色,黃色,黑色,深綠色)不加摩擦系數調節(jié)劑的請況下,摩擦系數為0.3左右;當表面有油的請況下為0.1左右;
表面沒有鍍層的(例如焊接螺栓,焊接螺母)為0.1左右;GM標準為0.1~0.16;
由于表面摩擦系數對相同扭矩條件下所產生的軸向力有很大的影響,因此對于重要的緊固件需要規(guī)定表面摩擦系數的范圍。
3.螺紋之間的實際配合
通常螺紋之間應該為間隙配合。即螺栓表面鍍層后為6h,螺母表面鍍層后為6H。但是由于緊固件本身制造的誤差,以及表面鍍層厚度的誤差,可能會造成緊固件實際為過盈配合或間隙配合。這可能會造成擰不到底或者滑牙。
4.緊固件的特性(自攻,涂膠,自鎖等)
自攻螺栓對應的螺母無螺紋,需要螺栓在螺母上直接攻出螺紋,因此,需要額外加大扭矩。對于螺紋涂有螺紋膠(起防松,或者密封等作用),或者螺母為自鎖螺母,將會造成螺紋間實際配合為過盈配合,因此,需要額外加大扭矩。
02 自攻釘
自攻釘與薄板配合
自攻釘與薄板或者PalateNut和U-Nut配合(鋼板厚度<自攻釘牙矩),其嚙合牙數很少(只有1牙),承載能力很小,容易造成滑牙,因此扭矩必須很小。
自攻釘與厚板配合
自攻釘與厚板配合(板厚>自攻釘牙矩,厚板的材料一般為非金屬),與自攻釘配合的孔的直徑以及板的厚度的變化會引起所需的動態(tài)扭矩的很大波動。直徑變大,以及板變薄容易造成滑牙,反之,容易造成攻不到底。
自攻釘的扭矩一般都較?。ㄒ话阍?.5+/-0.5Nm左右),緊固自攻釘的槍(氣槍或電槍)在扭矩很小時,其波動量的相對值較大,不易精確控制。
03 自攻螺栓
自攻螺栓動態(tài)扭矩
由于需要螺栓在光孔基體上強行擠壓出螺紋,因此需要額外增加扭矩。
自攻螺栓的優(yōu)點
1.基體螺紋是靠自攻螺栓強行擠出,螺紋間為過盈配合,因此具有良好的防松性能。
2.省去了與螺栓配合的基體的攻絲工序,可以降低一定成本。
自攻螺栓的缺點
自攻螺栓本身制作成本較高,因此價格較高。
自攻螺栓的常見問題
自攻螺栓與光孔配合,對于光孔直徑的波動非常敏感,光孔直徑大易造成滑牙,直徑小易造成攻不到底。因此出現滑牙和攻不到底時應首先查光孔的直徑;其次查自攻螺栓的尺寸及實際的動態(tài)扭矩等。
04 涂膠螺栓螺母
有些螺栓螺母涂有膠,可以根據需求,涂螺紋鎖緊膠,密封膠,減震膠,防焊渣膠等。
涂膠螺栓螺母,由于涂有膠,造成螺紋間的實際配合為過盈配合,因此需要額外的扭矩來克服阻力,其扭矩比對應的普通螺栓螺母大。
05 鎖緊螺母
鎖緊螺母采用螺紋結構變形,使螺母與螺栓的局部配合為過盈配合,螺栓螺母間始終保持有壓應力,從而達到防松的目的。這會使在緊固螺栓、螺母時需要額外的扭矩。其額外扭矩標準一般會在圖紙上明確標出。
影響動態(tài)扭矩的因素(被緊固件)
設定動態(tài)扭矩時不僅要考慮緊固件,還要考慮被緊固件以及緊固件工具。
動態(tài)扭矩太小,容易引起松動和疲勞斷裂,同時不利于發(fā)揮緊固件的潛力;動態(tài)扭矩太大,容易引起緊固件屈服,甚至斷裂,滑牙,以及被緊固件被壓潰。
被緊固件的材料硬度,表面粗糙度,表面摩擦系數,被緊固件的結構,都會影響所需要的動態(tài)扭矩。同時還要考慮被緊固件的強度,保證不會被壓潰,進而得到被緊固件所能承受的最大扭矩。
動態(tài)扭矩標準需要由緊固件和被緊固件共同確定。最小動態(tài)扭矩應該保證在客戶使用的過程中不松動,最大扭矩應保證緊固件以及被緊固件不失效(如屈服,斷裂,滑牙,壓潰,變形等)。
為了充分發(fā)揮緊固件的性能,一般應使緊固件的軸向預緊力為緊固件保證載荷50~75%。
GM推薦的緊固件動態(tài)扭矩標準
說了那么多,螺友們都學到了嗎?
技術大咖那么多,那為什么不可以是你呢?
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