螺栓扭矩（拧螺丝时如何控制螺栓的扭矩）
螺栓扭矩(拧螺丝时如何控制螺栓扭矩)
边肖的话:从螺栓连接中扭矩和夹紧力的实际情况出发，下面讨论螺栓拧紧的控制方法。
如上图所示，在施加扭矩旋转螺栓后，螺钉受到力的拉伸，螺钉的延伸产生夹紧力来夹紧连接器。我们知道施加的扭矩不像夹紧力那么简单。在通式中:
力(F)*扭矩(L)=扭矩m
也就是说，螺栓旋转得越多，获得的扭矩就越大。但90%的扭矩被摩擦消耗，只有10%转化为夹紧力。比如你拧紧一个技术要求为10n·m扭矩的螺栓，我们真正需要的是1n·m的轴向扭矩，大部分是摩擦消耗的。
摩擦力和夹紧力是什么关系？通常遵循50-40-10的原则，即螺栓头下摩擦力的50%，螺纹副内摩擦力的40%，夹紧力的10%。但在某些条件下，夹紧力的比例是可以改变的。
比如工人师傅拿起一个螺栓，发现它的螺纹有擦伤或者有杂质，一旦你把它放入螺孔，这个螺栓会产生什么样的夹紧力？一般认为有缺陷(杂质、凸点等)。)在螺旋副中。按装配扭矩装配后，螺栓头下有50%的摩擦力，螺旋副内有45%的摩擦力，我们想要的夹紧力只有5%。此时这个螺栓的装配扭矩已经达到了，但是远远不能满足我们需要的夹紧力。在这里，如果螺栓在飞轮、曲轴等运动部件上脱落，非常容易，造成我们常说的“假拧紧”。
同样，弹性材料的软化会削弱夹紧力，这也被称为软连接的扭矩衰减。比如气缸盖垫片的材料比较软，我们采用二次拧紧的方法来减少夹紧力的衰减，而油底壳螺栓经常会出现夹紧力衰减的情况，只是因为螺栓下面有油底壳垫片(材料软的原因)。
想象一下，我们需要螺钉拉伸来产生夹紧力。扭矩越大，螺钉可以拉伸的时间越长。扭矩大一点是不是更好？我们施加的扭矩越大，螺栓就会发生过度伸长，当螺栓超过屈服强度极限时就会发生应力断裂，从而失去螺栓的连接功能。
在实际工作中，很难检测到两个连接体之间的压紧力或螺栓上的轴向预紧力，也很难直接控制。因此，人们采用以下方法来间接控制它们。
1.扭矩控制方法
扭矩控制方法是最初也是最简单的控制方法。它基于这样一个事实，当轴向夹紧力F被拧紧时，它与拧紧力矩T成正比，可以用公式T = K F来表示，这个K就是力矩系数。设计一个螺钉时，它的轴向夹紧力f是已知的，拧紧力矩t是由工艺设定的，我们的拧紧力矩也是由工艺部门调节的。但是在装配车间，经常达到拧紧力矩，但是装配好的螺栓仍然不合格。为什么呢？
关键在于这个扭矩系数。扭矩系数K的主要波动因素是综合摩擦系数U，也就是说螺栓和螺孔的精度、杂质、颠簸与否都会影响这个综合摩擦系数U，而且这个K值还和温度有关。日本住友实验证明，当环境温度升高1℃时，扭矩系数K降低0.31%。扭矩控制方法是否准确？根据德国工程师学会拧紧实验报告，当拧紧力矩T误差为0(即施加力矩无误差)时，螺栓轴向夹紧力误差可达27.2%。
应用步骤:
或直接或间接加载扭矩。
实际目标扭矩通常为屈服扭矩的50%至85%
用于紧固弹性区域。
90%的负载扭矩用于克服摩擦。
预载精度为25%
扭矩控制法的优点是:成本低，简单的拧紧工具扭矩扳手可以用来检查拧紧质量。
其缺点是:拧紧精度不足，不能充分发挥材料的潜力，环境影响大(温度、螺栓螺纹、杂质、磕碰等)。).
2.扭矩-角度控制方法又称超弹性控制方法。
扭矩-转角控制法是将螺栓拧成小扭矩的控制方法，一般为拧紧扭矩的40%-60%(工艺验证后制定)，然后从此点拧成规定的转角。
这种方法是基于一定的旋转角度，但螺栓有一定的轴向伸长，连接器被压缩。这样做的目的是将螺栓拧到紧密的接触面上，克服表面粗糙度不均匀的一些不均匀因素，而后面需要的轴向夹紧力则是由转角产生的。计算旋转角度后，摩擦阻力对轴向夹紧力的影响不再存在，因此其精度高于简单的扭矩控制方法。扭矩控制方法的关键点是测量旋转角度的起点。一旦确定了旋转角度，我们就可以获得相当高的拧紧精度。
利用这种先进拧紧方法，生产出一种适合于生产率的工具，即电动拧紧工具，它由电机、驱动齿、肘形齿轮、传感器等组成。，并且设置预警扭矩和启动角度相对容易。
应用步骤:
施加固定扭矩(起动(打开)扭矩)
将紧固件旋转至预定角度。
从收益率收紧的初始阶段开始，现在也用在弹性区域。
需要通过实验确定起动(开启)扭矩和转角参数。
预载精度为15%
扭矩-角度控制法(TA)的优点:拧紧精度高，轴向夹紧力大。
缺点:其控制系统复杂，需要测量预紧力矩和转角两个数据。质量部门很难找到合适的方法来检查和跟踪拧紧结果。
3.屈服点控制法
从上面的夹紧图可以看出，在相同角度误差的情况下，弹性区域的螺栓轴向预紧误差δF2要比弹性区域的螺栓轴向预紧误差δF1小得多。屈服点控制法是将螺栓拧紧到屈服点后停止拧紧的方法。它是利用材料屈服现象发展起来的一种高精度拧紧方法。这种控制方法通过连续计算和判断拧紧力矩/角度曲线的斜率来确定屈服点。在螺栓拧紧过程中，扭矩/转角的曲线可以在扭矩和扭矩斜率的对比图中找到。在实际收紧开始时，斜率迅速上升，然后在短暂放缓(a_b区间)后保持不变。通过B点后，斜率在短暂缓慢下降后迅速下降。当斜率下降一定值时(一般定义为斜率下降到最大值的一半时)，表示已经达到屈服点(即扭矩对比图中的Q点)，立即发出停止拧紧的信号。屈服点控制法的拧紧精度很高，预紧力的误差可以控制在4%以内，但其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度。
拧紧过程中会监控扭矩和旋转角度。
当一个点的最大值梯度下降时，可以区分最大梯度和屈服点。
使用最大的压力势
摩擦没有减少。
每次拧紧允许的观察扭矩角
螺栓不能再用了。
预紧力精度8%
4.座位点角度控制方法
座椅角度控制方法是近年来在扭矩角度T-A方法的基础上发展起来的一种新的控制方法。TA法以一定的预扭矩Ts作为转角的起点，而SPA法计算转角的起点，采用扭矩曲线直线段斜率与转角A坐标的交点S(见图)。
图中，F1为TA法最大螺栓轴向预紧误差，F2为SPA法最大螺栓轴向预紧误差。从图中可以看出，采用TA法时，由于预扭矩TS的误差(δ TS = TS2-TS1，对应螺栓轴向预紧力δ FS的误差)，转动相同角度A1后，与弹性系数不同的两种拧紧条件相比，螺栓轴向预紧力的误差为F1。即使弹性系数相等，由于δTs的存在，也存在一定的误差(见图中的δF1和δF2)。如果采用SPA法，从落座点s转动A2°角度后，螺栓轴向预紧力误差与弹性系数不同的两种拧紧条件相比为F2，显然F2小于F1，即落座点-角度控制法的拧紧精度高于扭矩-角度控制法。采用集对分析方法，可以几乎完全消除摩擦系数对螺栓轴向预紧力的影响。下图为拧紧时不同摩擦系数对应的扭矩-角度关系曲线。图中摩擦系数:1 > 2 > 3。虽然不同摩擦系数对应的扭矩-角度曲线斜率不同，但落座点(曲线直线段斜率与水平轴的交点)差别不大。因此，通过从这一点拧入另一个角度Ac，可以基本消除不同摩擦系数对螺栓轴向预紧力的影响。
与TA法相比，SPA法的主要优点是可以克服Ts中已经出现的扭矩误差，因此可以进一步提高拧紧精度。
5.螺栓伸长法
QA法是通过测量螺栓的伸长率来确定是否达到屈服点的控制方法。虽然每个螺栓的屈服强度不一致，也会给拧紧带来误差，但误差一般都很小。QA法中测量螺栓伸长率的方法一般是超声波测量，超声波的回波频率随着螺栓伸长率的增加而增加，所以某个回波频率代表一定的伸长率。图表是质量保证方法的原理。由于超声波仪测得的回波频率随螺栓拧紧(伸长)和松开(伸长减小)的变化曲线不重合，同一螺栓轴向预紧力的增加频率低于减少频率。这样在测量螺栓屈服点时就要注意了。
6.扭矩斜率法
扭矩斜率法是以扭矩-角度曲线中扭矩斜率值的变化为指标来控制初始预紧力的方法。在这种拧紧方法中，螺栓的屈服拧紧轴向力通常作为控制初始预紧力的目标值。这种拧紧方法一般用于螺栓初始预紧力分散较小，且能最大限度利用螺栓强度的场合。然而，由于这种拧紧方法对初始预紧力的控制与塑性区角度法基本相同，因此有必要严格控制螺栓的屈服点。与塑性区转角法相比，这种拧紧方法在螺栓塑性方面存在的问题较少，即重复使用，具有一定的优势。然而，紧固工具更加复杂和昂贵。
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