扭矩系數(shù)法擰緊螺栓連接副是常用的高強度緊固件的擰緊方法之一，且操作簡單、使用方便、應(yīng)用范圍廣。扭矩系數(shù)是量化擰緊力矩的重要數(shù)值指標，其可信度和離散性決定著緊固效果。本文探討的扭矩系數(shù)是在實驗室條件下測定的數(shù)值，旨在分析不同的旋擰條件對扭矩系數(shù)和標準偏差的影響作用及影響程度。

1、二次擰緊時扭矩系數(shù)的變化

　　本試驗采用GB/T1231鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接副共8套試樣，重復(fù)測試兩次。先將這8套螺栓連接副依次在軸力試驗機上測試，緊接著仍用這些試樣在相同條件下進行第二次測試，試驗結(jié)果見表1。

　　表1　扭矩系數(shù)二次測試試驗結(jié)果

測試次數(shù)	第一次	第二次
扭矩系數(shù)平均值	0.124	0.134
標準偏差	0.003	0.007

　　對比二次測得的扭矩系數(shù)平均值及標準偏差。第一次測得的扭矩系數(shù)平均值為0.124，扭矩系數(shù)標準偏差為0.003；第二次測得的扭矩系數(shù)平均值為0.134，扭矩系數(shù)標準偏差為0.007?？梢姷诙螠y試時，扭矩系數(shù)變大了，絕對值大了0.01，相對增加約8%，這可能與經(jīng)過第一次擰緊后相關(guān)接觸面的摩擦因數(shù)發(fā)生了改變有關(guān)。如要獲得與第一次相當?shù)膴A緊力，第二次擰緊時可考慮采用稍大的施擰力矩（本例第二次是第一次的1.08倍）。從扭矩系數(shù)的標準偏差看，第二次擰緊時，較第一次的有所增大，說明第二次擰緊時緊固件軸力的離散性變大了，螺栓軸力的一致性稍差了些，但仍在允許范圍內(nèi)，標準中規(guī)定為0.010，實測是滿足要求的。雖然二次測量的結(jié)果有差別，但差別并不大。

　　建議在實際應(yīng)用中，一般使用場合下，二次擰緊時可參考原扭矩系數(shù)或采用略大些的扭矩系數(shù)，緊固效果不會有太大的差別；對于要求嚴格的重要場合、關(guān)鍵連接部位，二次使用時應(yīng)按測定規(guī)程重新測試扭矩系數(shù)，同時考量標準偏差，將測得的扭矩系數(shù)用于二次擰緊。

2、不同材料螺母對扭矩系數(shù)的影響

　　試驗不同鋼材螺母對扭矩系數(shù)的影響不同。螺母三種鋼材為SWRCH35K、40Cr和SWRCH45K鋼GB/T1229-2006 M24螺母與GB/T1228-2006 M24X80螺栓相旋合，分別檢測這三種鋼材螺栓連接副的扭矩系數(shù)和標準偏差。測試結(jié)果見表2。

　　表2　三種鋼材螺母連接副的扭矩系數(shù)和標準偏差結(jié)果

螺母鋼材	SWRCH35K	40Cr	SWRCH45K
扭矩系數(shù)平均值	0.138	0.141	0.143
標準偏差	0.004	0.003	0.007

　　由測試結(jié)果可知，材料SWRCH35K、40Cr和SWRCH45K鋼為分別為中碳素結(jié)構(gòu)鋼、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。這三種鋼材的扭矩系數(shù)平均值依次變大，但變動量不大，結(jié)果很相近。即使差別最大的SWRCH35K和SWRCH45K鋼螺母，其扭矩系數(shù)平均值相差0.005，相對值也僅為3.3%。在工程安裝中這種微小差別的影響很小，一般可忽略。可見從標準偏差來看，40Cr鋼的標準偏差最小，這種鋼材的螺母其扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性稍好；而SWRCH45K鋼的標準偏差最大，達40Cr鋼的兩倍多，其扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性排在前兩種鋼材之后；SWRCH35K鋼的標準偏差居中，略大于40Cr鋼，又小于SWRCH45K鋼，扭矩系數(shù)的穩(wěn)定性介于兩者之間。這三種鋼材中，用40Cr鋼的螺母其擰緊性能比較好。

3、使用MoS2對扭矩系數(shù)的影響

　　一般來說的使用MoS2是指含有MoS2的潤滑油脂。這種油脂呈現(xiàn)不粘結(jié)的膠體狀態(tài)，可增加油脂的潤滑性和擠壓性。MoS2潤滑油脂對鋼鐵的附著力強，覆蓋在螺紋表面，除了提供良好的潤滑性能外，還能保護材料表面，防止膠合卡咬，提高裝配的順暢性。因此，是否使用MoS2潤滑油脂，會產(chǎn)生不同的緊固效果。由于部分高強度螺栓連接副表面采用達克羅鍍覆，因而扭矩系數(shù)常在0.15-0.28之間，不符合技術(shù)要求。為此，安裝時必須進行MoS2潤滑油脂處理。

　　把MoS2潤滑油脂涂在螺母支承面處和第一節(jié)螺紋。首先，用毛筆把MoS2涂在螺母支承面對稱兩處，長度在10mm左右，以減少螺母與墊圈間的摩擦；其次，再用毛筆把MoS2涂在螺母支承面處第一牙螺紋根部，以少量的油脂潤滑螺母于螺栓間的螺紋。通過上述方法，經(jīng)檢測：扭矩系數(shù)平均值范圍在0.123-0.140之間。

　　分別測定不涂或涂覆潤滑油脂兩種情況下的扭矩系數(shù)平均值和標準偏差，測量結(jié)果見表3。

　　表3　不涂或涂覆潤滑油脂的扭矩系數(shù)平均值和標準偏差

測定狀態(tài)	不涂潤滑油脂	涂覆潤滑油脂
扭矩系數(shù)平均值	0.1545	0.1355
標準偏差	0.0115	0.0013

　　由試驗結(jié)果可見，不涂MoS2潤滑油脂的扭矩系數(shù)平均值為0.1545，大于涂覆MoS2潤滑油脂的扭矩系數(shù)平均值0.1355。涂覆MoS2潤滑油脂后，扭矩系數(shù)平均值降低了12%，同時扭矩系數(shù)的標準偏差大幅度減小，由0.0115降至0.0013，涂覆的僅為不涂的11%?？梢奙oS2潤滑油脂提供了良好的潤滑性能，減小了扭矩系數(shù)值，并使螺栓軸力的波動減小。這得益于MoS2良好的使用性能，其內(nèi)部生成的眾多微觀滑移面替代了金屬之間的摩擦，穩(wěn)定的物理性能在滑動過程中表現(xiàn)出均勻一致的摩擦特性。使用MoS2潤滑油脂可降低安裝擰緊力矩，減小扭矩系數(shù)的波動，在很大程度上保證緊固軸力的一致性，獲得良好的連接緊固效果。
MoS2潤滑油脂性能穩(wěn)定，能長期保持潤滑狀態(tài)，還有保護金屬材料免受腐蝕的功效。在安裝精度要求比較高及工作環(huán)境較差的場合，宜采用涂覆MoS2潤滑油脂的施工工藝。

4、結(jié)語

　　高強度螺栓連接副的扭矩系數(shù)和標準偏差是緊固件施擰中的重要工藝參數(shù)，與緊固件的精度、表面質(zhì)量、成品的一致性以及潤滑狀態(tài)有關(guān)。二次擰緊時扭矩系數(shù)與第一次的扭矩系數(shù)相比有變化，但變化較小。螺栓與不同牌號鋼材的螺母旋合其扭矩系數(shù)大小很接近。使用MoS2潤滑油脂能得到較為穩(wěn)定的扭矩系數(shù)和較小的標準偏差。因此，高強度螺栓連接副的二次使用可視具體情況區(qū)別對待。

　　注：以上生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗小結(jié)，拋磚引玉，相互參考借鑒，有不妥之處請同仁提出批評指正，以利于我國緊固件行業(yè)的技術(shù)進步，乃至實現(xiàn)緊固件可持續(xù)發(fā)展。

全部評論 共 1 條

評論 |