扭矩转角法拧紧工艺规范与扭矩转角拧紧技术要点.docx

扭矩转角法拧紧工艺规范与扭矩转角拧紧技术要点背景螺纹扭矩转角法是将螺栓或螺母拧至初始扭矩，再旋转一个特定的角度。根据目标轴力的大小，可将螺栓拧至弹性区域或过屈服。其优点是初始扭矩拧紧阶段受摩擦系数影响，但该阶段产生的轴力较小，可以忽略不计。在弹性区域，轴力大小与螺栓的伸长量成正比，螺栓旋转至特定的角度得到的轴力不受摩擦系数的影响，螺栓轴力离散度小，所以扭矩转角法工艺在汽车和工程机械装配作业的应用越来越广泛。为规范扭矩转角工艺拧紧技术的设计，提高连接可靠性，今天，螺丝君给各位小伙伴介绍常用的强度等级为8.8、10.9、12.9的米制螺栓，在弹性区及屈服区的扭矩转角拧紧法的连接，推荐屈服区及弹性区的拧紧推荐工艺参数，为大家作参考，但是更精确的拧紧工艺参数还是应该依据试验结果确定。01超声波测量轴力的原理根据轴力计算公式，螺栓轴力F与螺栓伸长量成正比。通过传感器接收螺栓自由状态和紧固状态下超声波传递的时间差，由时间差可计算出螺栓在自由状态和紧固状态下伸长量的变化，可计算螺栓轴力F。1.E*S*J1.F二1.F-螺栓轴力E螺栓材料的弹性模量螺栓横截面积1.螺栓的变形量1.螺栓夹紧长度02扭矩转角工艺分为弹性区拧紧和屈服区拧紧弹性段扭矩转角拧紧工艺，在此装配方式下，工艺终值范围控制在弹性区，螺栓利用率65%<.屈服区扭矩转角拧紧工艺，在此装配方式下，工艺终值范围控制在屈服区，螺栓利用率为100%。03扭矩转角工艺的适用范围a.装配后需频繁拆卸修理更换的部位不适合采用屈服区拧紧工艺。b.被加持零件为薄板件（夹持厚<ld）时，不推荐采用扭矩转角拧紧工艺。04扭矩转角工艺的两个关键术语1 .门槛扭矩MS用来使接头零件贴合的扭矩。在此扭矩之前，采用扭矩控制法，在此扭矩之后，切换为转角控制。2 .工艺转角WA-矩转角工艺第二阶段控制的转过的角度值，此转角安装完成后，一次完整的装配过程结束。05扭矩转角工艺参数的设定扭矩转角拧紧工艺需根据扭矩转角拉伸力试验结果确定两个工艺参数一一门槛扭矩Ms和工艺转角WA。试验中要使用超声波轴力测试仪，电动拧紧机和摩擦系数测试机等设备。刚开始试验时的初始扭矩一般为屈服扭矩的30%左右，转角可根据螺栓达到屈服设计，如果不能准确计算，可以从比较小的转角开始，逐步加大的角度，用实验获得螺栓屈服所需要的转角。当得到曲线后，可以调整门槛扭矩，同时根据目标轴力值，获得工艺转角的角度。图1扭矩转角拉伸力试验获得的曲线06屈服区扭矩转角工艺参数推荐值常用推荐的屈服值扭矩转角工艺扭矩和预紧力参数值见表1和图2：表1轴向力/扭矩参数8规格NmmMNNm0栓出JjFyIMeMiMxM88881619292760MIO888403°4654119109105044$679142MIg25888403249571251091050485984151IN1250566998176M1288860679$20610910906S8113924912912907694163291M121588860477199218IOS10906985145261129129080100170305M14a88100"W92151322IOJ10ISO8911122239812S12150104129260465M14U.816710116335910910ISO9812223943112912ISO11414228050388812090137250SMM16151091018013216436766SIZS180_155192430775al«的0度*SgiMnMI相当.Mt费瞋是已JgATe1.可以选择高等袋的，11”11MW为港.b实际连腰中,安IIiS的状念是不T的（MnmnoTSK»dnTWiftfl,电泳饵护刎）,因此当采用*i去苣面KoD杵时,田炬OlIK*15/陵.隆时考虚到燎祭射的丽m9HM2O%的用不同夹持长度下的工艺转角WAWA<9O,推荐45%WA>90,推荐180&图2不同夹持长度下的工艺转角WAl<l*diWA<90l*dl4*djWA=90ol>4*d;WA>90°除了螺栓强度，其它的一些变量也会影响最终扭矩值，包括头部的初始摩擦系数和摩擦半径。因此表中给出的最终扭矩为参考值，它们仅适用于GB/T16674.1中提到的小系列六角法兰螺栓。采用GB/T5789/5790中提到的大头法兰面螺栓时，最终扭矩值有约20%的增加。07弹性区扭矩转角工艺参数推荐值弹性区的扭矩转角工艺参数依据接头试验结果和目标预紧力(轴力)设计需求确定，同时可参考以下经验：门槛扭矩Ms：采用表1中推荐的门槛扭矩工艺转角WA：采用459作为工艺转角。08计算原理1 .上面表中提到的初始扭矩按照经验和试验结果确定，屈服区装配轴向预紧力和最终扭矩依据下面计算公式计算确定。屈服区装配轴向预紧力计算公式：A0XvxRpa3p*3x(l÷-x(1.X55xc)pAo-螺栓最小应力截面积u一螺栓屈服强度利用系数，屈服区装配U=IRP0.2螺栓屈服强度d2螺纹中径d3螺杆部最小截面直径G螺纹副摩擦系数屈服区装配终值扭矩计算公式：Ma=Fv0.16P+iti(0.58d/Fy-螺栓屈服轴力Uges-螺纹综合摩擦系数P螺纹螺距d2螺纹中径dw紧固件头下支撑面外径dh紧固件头下支撑面内径2.过屈服螺纹连接拧紧，预紧力和扭矩按照螺栓的强度和摩擦系数确定，最大的预紧力出现在螺栓强度最大和螺纹摩擦系数最小时，同时最大的扭矩出现在螺栓强度最大和摩擦系数最大时。图3螺栓超弹性装配下的轴向预紧力和扭矩FV轴向预紧力RPO.2螺栓屈服强度FM一装配轴向预紧力FH-辅助变数M一扭矩U摩擦系数扭矩转角工艺-拧紧技术要点螺栓螺母连接是通过施加扭矩使螺母相对于螺栓发生转动,利用螺纹升角的影响对被连接件进行压缩，同时螺栓自身伸长产生预紧力。螺栓拧紧时的旋转角度与螺栓伸长量和被连接件压缩量的总和大致成正比例关系,因而，可采用按规定旋转角度来控制拧紧了的目的。今天，在介绍扭矩转角法公式和曲线的基础上，说明使用这个拧紧技术的要点。Ol转角法公式和拧紧曲线对于扭矩转角法拧紧，首先，需要施加一个起始扭矩，消除被夹紧零件间的间隙，翘曲等，使其后拧紧时扭矩与转角呈线性关系，螺栓的螺距相对而言是比较精确的尺寸，转动的角度，可以换算成螺母相对于螺栓前进的距离，为：二P,这个距离是在转动过程中螺栓的360伸长量sm与被连接件的压缩量加M之和。螺栓伸长多少，取决于它与被连接件间的刚度比，所以，转角与螺栓预紧力的关系：0=360。吊（2+看）式中：&螺栓转角，Qr螺栓预紧，P-螺栓螺距，心-螺栓刚度，金-被连接件的刚度。02扭矩转角工艺的适用范围扭矩转角工艺拧紧参数适用于强度等级为8.8、10.9和12.9级米制螺纹的连接部位。扭矩转角工艺，应该分为弹性区（TAE）拧紧和屈服区（TAY）拧紧。被加持零件为薄板件（夹持厚ld）时，不推荐采用扭矩转角拧紧工艺。装配后需频繁拆卸修理更换的部位，不适合采用屈服区拧紧工艺。03术语解释TAY屈服区扭矩转角拧紧工艺，在此装配方式下，工艺终值范围控制在屈服区，螺栓利用率为100%TAE弹性段扭矩转角拧紧工艺，在此装配方式下，工艺终值范围控制在弹性区，螺栓利用率270%。门槛扭矩Ms用来使接头零件贴合的扭矩。在此扭矩之前，采用扭矩控制法，在此扭矩之后，切换为转角控制。工艺转角WA扭矩转角工艺第二阶段控制的转过的角度值，此转角安装完成后，一次完整的装配过程结束。04扭矩转角工艺参数工艺参数设定扭矩转角拧紧工艺需根据扭矩失效试验结果确定两个工艺参数，门槛扭矩Ms和工艺转角WA,这两个参数值是由扭矩转角拉伸力试验确定的。屈服区扭矩转角工艺常用推荐的屈服值（TAY）扭矩转角工艺扭矩和预紧力参数值见表1和图Io螺纹规格强度等级门槛扭矩Ms婀预紧力TAY拧紧估算值KN最终扭矩参考值Nm螺栓螺母FMminFMmaxMminMmaxM68.8881016112510.910101519173012.9121018222035M88.88161929276010.910202835407212.9122033414784MlOS.S84030465411910.9105044567914212.91250526593166M12×1.58.886047719921810.91090698514526112.9129080100170305M14×1.58.881006710116335910.9101509812223943112.912150114142280503M16×1.58.881209013725055410.91018013216436766512.912180155192430775表1轴向力/扭矩参数HlxAWA<Wa1“MyWA«*U4MWJUW*备注：1.推荐4502.推荐1800图1不同夹持长度下的工艺转角WA除了螺栓强度，其它的一些变量也会影响最终扭矩值，包括头部的初始摩擦系数和摩擦半径。因此表中给出的最终扭矩为参考值，它们仅适用于GB/T16674.1中提到的小系列六角法兰螺栓。采用GB/T5789/5790中提到的大头法兰面螺栓时，最终扭矩值有增加。弹性区的扭矩转角工艺参数依据接头试验结果和预紧力设计需求确定，同时，可参考以下经验：门槛扭矩Ms：采用表1中推荐的门槛扭矩工艺转角WA：采用45°作为工艺转角。05计算原理表1中提到的初始扭矩按照经验和试验结果确定，屈服区装配轴向预紧力和最终扭矩依据下面计算公式计算确定。屈服区装配轴向预紧力计算公式：%一幢最小应力被圆松4一标中伐A一螺忏IKII小微曲宜役此一汝副摩摞系数t屈服区装配终值扭矩计算公式：MA=FV0.16P+ges(0.58d2+i1)F-轴向预紧力P/一螺纹综合摩擦系数P一螺纹螺距d2螺纹中径4一紧固件头下支撑面外径虫一紧固件头下支撑面内径过屈服螺纹连接拧紧，预紧力和扭矩按照螺栓的强度和摩擦系数确定，最大的预紧力出现在螺栓强度最大和螺纹摩擦系数最小时，同时，最大的扭矩出现在螺栓强度最大和摩擦系数最大时。