直螺纹接头安装最小拧紧扭矩值表(角度法不过屈服拧紧)
直螺纹接头安装最小拧紧扭矩值表(角度法不过屈服拧紧)02完整的拧紧曲线的阶段主要分为:找帽、拧入至贴合、贴合至屈服、屈服至最高扭矩、最高扭矩至断裂过程5个阶段,如有对拧紧阶段不清楚的,之前的推送文章有详细解析。不过屈服的角度法对应的工艺点,一般比较适合在接近屈服点的位置,同时对螺栓的利用率也相对较高。该类拧紧的曲线的工艺扭矩应控制多少合适?今天,我们和各位螺丝君一起探讨下。01拧紧曲线的阶段解析
扭矩法和角度法,是目前主流的拧紧方法,通常情况下:
扭矩法拧紧的螺栓一般处于拧紧曲线的线性段;角度法拧紧的螺栓一般处于拧紧曲线的过屈服点段。
那拧紧点能否即利用角度法夹紧力散差小的好处,同时螺栓不过屈服呢?
即不过屈服的角度法。该类拧紧的特点是夹紧力散差小;螺栓未过屈服,可重复使用;螺栓的利用率相比于扭矩法,有一定程度的提升,螺栓利用的区域,大致如下图所示。
该类拧紧的曲线的工艺扭矩应控制多少合适?今天,我们和各位螺丝君一起探讨下。
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拧紧曲线的阶段解析
完整的拧紧曲线的阶段主要分为:找帽、拧入至贴合、贴合至屈服、屈服至最高扭矩、最高扭矩至断裂过程5个阶段,如有对拧紧阶段不清楚的,之前的推送文章有详细解析。
不过屈服的角度法对应的工艺点,一般比较适合在接近屈服点的位置,同时对螺栓的利用率也相对较高。
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拧紧曲线的屈服点
要保证该类拧紧方法-角度法不过屈服,首先需准确获得屈服点在哪?
下面通过一个拧紧曲线,告知下大家如何确定拧紧的屈服点?
箭头1号所指的直线为螺栓拧紧的线性段,与拧紧曲线相交的最低点为贴合扭矩,与拧紧曲线相交的最高点为线性最大扭矩。
箭头2号所指的为拧紧曲线过屈服后的切点,同时曲线2的斜率变为曲线1的1/2时,即为所获得的曲线。
曲线2与曲线1相交,再向X轴做垂线,与螺栓拧紧曲线的交点A即为屈服点。
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不过屈服点和过屈服点的角度法比较
各位螺丝君比较熟悉应该过屈服拧紧的角度法,以汽车为例,底盘位置承受的载荷相对较大,且多为疲劳载荷,使用该方法拧紧是最合适。
而不过屈服的角度法使用相对少点,但因为其有拧紧后螺栓不过屈服,且夹紧力散差小的优点,也是很有利用之处的,例如方向盘和管柱的连接采用的就是该方法。
角度法一般均采用先拧至特定扭矩再拧至特定角度(即Mth A的拧紧方法),例如40Nm 90°。其中40Nm是为了保证零件能够绝对的贴合,再加拧紧角度才能保证有效的拧紧。
举个例子,某连接副的结构如下图所示,零件间有明显的间隙,如果此时的Mth扭矩不足以克服间隙保证贴合,假设拧紧Mth后还有一个螺距的间隙,此时预设的拧紧角度为360°。
那么在Mth 360°后,间隙也就刚消除,而无法达到连接副的有效拧紧。因此,解决这个问题方式有2个,一是减少焊接过程中零件间的间隙,二是增加起始的拧紧扭矩Mth。
因为不过屈服的角度法比过屈服的角度法的螺栓利用率会低点,因此螺栓拧紧的Mth和A都是相对小点,但要确保Mth能有效保证螺栓完全贴合。如果设计的Mth低点,角度大点,此时夹紧力散差则小点;
如果设计的Mth高点,角度小点,此时夹紧力散差则大点。具体的角度也因连接副的不同有所差异,连接副越长,从螺栓贴合至屈服点的角度在越大。
因此,设计的拧紧的角度一般也越大,整体的原则是扭矩和角度叠加起来不能过了拧紧曲线的屈服点。
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不过屈服的角度法扭矩应如何控制
那么,扭矩和角度叠加后的扭矩到底多大合适呢?
如下图所示MRe为屈服扭矩,Mlin为拧紧曲线线性段最大扭矩,MA为工艺扭矩,Mth为门槛扭矩,我们建议如下:
0.65* Mlin≤MA≤MRe
其中,工艺扭矩要高于0.65Mlin就是为了保证螺栓能被充分利用,工艺扭矩要低于屈服扭矩是保证螺栓需要不过屈服点,此时螺栓和连接副可重复使用。
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案 例
某个螺栓拧紧设计的拧紧工艺为40Nm 45°,设计要求为角度法,但连接副不过屈服,
下图为拧紧至失效的曲线,该螺栓的工艺扭矩MA=97Nm(拧紧40Nm 45°)。线性最大扭矩Mlin=104Nm,屈服扭矩为114Nm,具体见下图所示。
将数据代入公式校核:0.65* Mlin≤MA≤Mre。该连接副设计的扭矩和角度符合要求。
拧紧曲线在拧过屈服点后,拧紧曲线出现如下图所示形貌,而非扭矩快速降至接近0Nm,该拧紧曲线为典型的螺纹滑牙曲线,拧紧副的设计一般要求失效形式为螺栓断裂。
因此,建议增加该连接副内螺纹螺纹孔强度,可通过增加连接副材料强度、螺纹的啮合长度等措施进行优化。
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最 后
- 不过屈服的角度法拧紧因其夹紧力散差小、连接未过屈服可重复使用的特点,目前在拧紧设计中也有一定程度的使用。
- 拧紧后的按照扭矩 角度后的扭矩建议范围为高于0.65倍线性最大扭矩,低于屈服扭矩。
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