首页 > 品味生活 > 正文

如何判断螺纹连接是否拧紧？

作者：冉济阳栏目：品味生活2024-08-15 12:52782

今天，螺丝君要和大家分享的【专栏】是：汽车拧紧装配和工艺保证，第 9 期：如何判断螺纹连接是否拧紧？--再拧紧扭矩的检测

不知道各位螺丝君有没有被人问到这样的问题：“你是怎么判断螺丝拧紧的？”

这个问题看似简单，其实很不好回答，不同的场景有不同的方法，不同的人有不同的依据。

我的答案是：使用再拧紧扭矩，来进行判断。

接下来，就让我们试着从整车拧紧装配过程控制的角度，来谈一谈这个问题。

什么是再拧紧扭矩？

再拧紧扭矩，顾名思义，就是在对螺纹连接已经施加完工艺扭矩之后，继续拧紧一定角度所测得的扭矩值，这个角度一般控制在10°以内。

在德系主机厂中一般称其为Mna。

M 是moment的缩写，在这里这个单词不是取“片刻”的含义，而是代表“矩”这个概念（参考德汉机电工程词典moment词条）；
Na 是Nachziehdrehmoment 的缩写，即重新拧紧；
Mna 又分为 Mna1 和 Mna2 ，分别代表不同的检查时间点。Mna1 是指装配完成后30分钟内测得的再拧紧力矩。Mna2 是指螺纹连接经历过动态载荷之后测得的再拧紧扭矩（例如整车路试、发动机热试等）。

有一些地方，会把再拧紧扭矩称为“残余扭矩”、“剩余扭矩”，这种说法我觉得是不太恰当的。会让人觉得在拧紧过程中施加的力矩还有一些残留在螺栓连接上，但实际上当拧紧过程结束安装工具移开的瞬间，装配力矩就回到了0，此时螺纹连接只受预紧力的作用。所以，我们还是使用再拧紧扭矩这个词更好一些。

当我们沿着拧紧方向继续拧紧螺栓时，首先，需要克服的是螺纹付之间的静摩擦力。

螺帽与被紧固件之间存在着非常高的压力，巨大的压力会使接触面之间发生分子层面的结合作用，要克服这种结合使螺帽发生相对位移，就需要施加一个很大的力，这个力称为breakaway torque，姑且称为分离扭矩，从拧紧曲线上看这个扭矩是一个峰值。

接触面发生相对位移之后，由静摩擦转变为动摩擦，这时需要的力就没有那么大了，扭矩会迅速降低。但随着拧紧动作螺栓被继续拉伸，扭矩又会重新向上爬升，爬升的拐点就是我们想要得到的再拧紧扭矩，从拧紧曲线上看这个扭矩是一个谷值。

最后说一下，检查频次，生产过程中再拧紧扭矩的检查只能是作为抽检的一种手段，是为了确保过程中不出现大批量缺陷而存在的，它无法识别偶发缺陷，只能控制批量缺陷。

对于生产装配过后的检查，建议A\B类拧紧点每班次检查一遍，C类拧紧点按需检查；对于载荷过后的检查，建议A\B类拧紧点每周检查一遍，C类拧紧点按需检查；当然这只是最低限度的要求，各位可以按实际生产情况自行制定检查计划。

需要使用什么工具？

通常情况下，在生产过程中会使用数显扭矩扳手作为再拧紧扭矩的检查工具，根据量程的不同会有不同型号供选择，精度范围一般为±1%。

但是，普通的数显扳手只能记录峰值，并不是我们需要的谷值，只有一些专为测量谷值而研发的数显扳手才能满足我们的要求。

这类扳手的优点是：可以准确识别出再拧紧过程中的谷值，排除人员操作带来的负面影响，但缺点就是：价格昂贵，基本在6位数以上。

可能有朋友会问，没有那么多的预算买不起功能先进的扳手怎么办？没关系，送你八个字：

经费不够，经验来凑。

没有足够的预算的话可以使用普通的只能检测峰值的数显扳手，几千元的价格就能买到精度符合要求的扳手，同时还要培养专职的检测人员。

检测过程中“人”的因素对于检测结果的影响非常大，同样的工艺扭矩由不同的人来检查会得出不同的结果。这时最好设置专职检查人员，长时间的训练可以保证每次检测时扳手转动的角度差别不会太大，丰富的经验也能够使检测人员通过手感对检测结果有一个大致的预判。

但需要注意的是检查得到的结果，并不能代表实际的扭矩值，只能从横向对比中，通过统计分析的方法来识别装配过程是否有明显的波动，尽管如此这对于拧紧装配质量控制来说还是很有意义的。

怎么判断检测结果？

对于结果的判断需要考虑很多因素，是项目阶段还是批量阶段？螺纹连接是软连接还是硬连接？安全等级是A\B\C？

首先，我们来看一下项目阶段的再拧紧扭矩如何判断，在这一阶段我们可以使用目标扭矩或实际扭矩的百分比范围来划定合格区域。

采用扭矩控制法的A\B类硬连接和中性连接：下限为目标扭矩*80%；上限为目标扭矩*120%；

采用扭矩控制法的C类硬连接和中性连接：下限为目标扭矩*70%；上限为目标扭矩*120%；

采用扭矩控制法的B\C类软连接：下限为目标扭矩*50%；上限为目标扭矩*120%；

原则上A类连接，在设计时，要避免软连接这种方式。

采用转角控制法的A\B类硬连接和中性连接：下限为实际扭矩*80%；上限为实际扭矩*120%；

采用转角控制法的C类硬连接和中性连接：下限为实际扭矩*70%；上限为实际扭矩*120%；

采用转角控制法的B\C类软连接：下限为实际扭矩*50%；上限为实际扭矩*120%；

实际扭矩为装配过程中，拧紧设备结束工作后，显示出的最终扭矩值。

最终算出来的值可能是一个小数，可以四舍五入取整。

可以看出这个控制范围是比较宽松的，这个阶段主要是以采集数据为主，至少要采集 50 组先前装配合格的数据，为后期批量阶段的控制限判定提供依据。

接下来，我们在来看看批量阶段的再拧紧扭矩控制范围如何制定，这个时候就需要使用到之前项目阶段采集的数据了，通统计分析的方法来给出一个上下限的范围。

这里使用的是“Q-DAS”软件，各位螺丝君，可以根据自己的实际情况来应用。

所得的数值同样会是小数，可根据各自的要求进行取舍。

注意：对于过屈服点的螺纹连接，上限的设置可以适当高于统计给出的上限，这样可以减少误报警，简而言之就是“卡下不卡上”。

特殊螺纹连接如何检查？

在实际生产中，会有一些特殊的螺纹连接，它们使用了化学防松胶。

这些特殊螺纹连接如果继续使用再拧紧扭矩进行的检查的，可能会出现一些问题，比如破坏了防松胶的固化效果。

这时，我们就需要引入一个新的概念：检查扭矩。

检查扭矩的意义在于，不是去测得量化的扭矩值，而是检查螺纹连接松不松。

一般会使用定值扭矩扳手来完成这项操作。

检查前，我们先需要设定一个检查扭矩，这个检查扭矩取决于被检查螺纹连接的拧紧工艺。对于扭矩控制法的螺纹连接可以取其工艺扭矩的80%，对于不过屈服点的转角法螺纹连接取其转角阈值的120%，对于过屈服点的转角法螺纹连接则按照直径强度通过查表获得其最小拧紧扭矩，最小拧紧扭矩的90%即为检查扭矩。在实际生产装配过程中，转角法的检查扭矩也可以使用拧紧设备控制限下限的90%。