连接全球买家与优质供应商
云
技术知识

扭矩扳手达不到预紧力,螺纹摩擦和润滑状态会改变轴力

作者:云获客 来源: 技术分享 8 次浏览

拧紧力矩大部分消耗在螺纹摩擦和支承面摩擦上,只有小部分变成轴向预紧力。润滑一变,同一刻度对应的轴力就会改变。

扭矩扳手达不到预紧力,螺纹摩擦和润滑状态会改变轴力

扭矩扳手走到规定刻度,只说明力矩到了,不说明螺栓里的轴向力到了。拧紧力矩的大部分用来克服螺母支承面的摩擦和螺纹牙之间的摩擦,只有较小的一部分真正变成预紧力。摩擦状态一变,同样的力矩对应的轴力可以差得很多。扳手已经校准,仍然会出现力矩合格而螺栓没拉紧,或者力矩还没到螺栓已经屈服。先看螺纹是干的、涂了油,还是已经拉毛。

干燥螺纹的摩擦大,力矩大多耗在牙面上,轴力偏小,扳手会在螺栓还没有伸长到位时就发出咔嗒。涂了润滑剂以后摩擦下降,同样的咔嗒对应更大的轴力,甚至把螺栓拉过屈服。规格上的力矩往往对应某一种润滑条件。现场改成干装或改成涂抹二硫化钼,却仍用原来的力矩,轴力就会偏离。核对的是润滑是否和规定一致,不是只核对扳手的证书。

拧紧力矩大部分耗在螺纹摩擦上

螺母端面和垫圈或零件表面之间的摩擦,加上螺纹螺旋面上的摩擦,占去了大部分拧紧力矩。轴向力只来自克服这两部分之后剩下的那一截。螺纹牙有磕碰、沾了砂,或者电镀层很粗糙,摩擦突然变大,扳手到达刻度时螺栓几乎还没转过应有的角度,轴力不足。牙面光滑且按规定润滑,同样刻度下转过的角度更大,轴力更高。角度明显偏小,就是摩擦把力矩吃掉了。

支承面不平整、垫圈缺了或垫圈发生转动时,端面摩擦不稳定,同一把扳手连续拧几颗,轴力分散得很开。垫圈不转、只是螺母在垫圈上滑,摩擦才比较稳定。螺母和垫圈一起转,力矩有一部分耗在垫圈和零件之间的无规则摩擦上,预紧力更不可控。发现垫圈跟着转,应先固定支承条件,再谈力矩数值。支承面划出深沟时,沟会把摩擦进一步加大。

润滑一变,同一刻度对应的轴力就不同

干净的机油、装配蜡和含二硫化钼的润滑脂,降低摩擦的程度不同,同一力矩下的轴力一个比一个高。现场拿到什么涂什么,轴力就会漂。规定是干式螺纹,却在牙上滴了油,螺栓可能已经屈服而扳手刚刚咔嗒。规定要润滑,现场却是锈蚀的干螺纹,咔嗒响了轴力仍然不够,连接在工作中松弛。润滑必须按连接的规定来,不能按手上有没有油来。

螺纹咬死时,摩擦力大到螺母还没贴紧就转不动,扳手可能拧不到刻度,也可能在错误的位置咔嗒。拆开能看到牙上有撕裂的金属。这种情况下轴力几乎没有建立。继续加力只会把牙撕得更坏。咬死和摩擦偏大但仍然能拧到位不是一回事:前者牙已经破坏,必须更换螺栓和螺母;后者可以通过清理和按规定润滑恢复。牙上有金属屑,就不要再靠加大力矩去冲过刻度。

自锁螺母本身有一段锁紧力矩,这部分力矩不产生轴向力。扳手读数若没有把锁紧力矩加进去,真正用于拉长螺栓的力矩就小了,轴力不足。把普通螺母的力矩直接用在自锁螺母上,会出现扳手已经到数、开口销或标记却显示螺母没有压实。应先测出锁紧力矩,再加到规定的预紧力矩上,或者按这种螺母单独的规定执行。锁紧力矩会随着重复使用下降,旧的自锁螺母即使读数相同,轴力分布也和新的不同。

扳手本身不准、套筒没套正、用了加长杆却没有换算,都会让实际力矩偏离刻度。这些误差在干螺纹和润滑螺纹上都会存在,和摩擦引起的轴力变化不是同一层。用一只已知准确的扳手对比,若两只读数一致而螺栓伸长仍然不够,问题在摩擦和润滑。两只扳手读数就不一致,先修扳手。伸长或转角是轴力的更直接反映,力矩只是间接量。

短螺栓夹紧的是硬连接,螺母转过很小的角度力就上升很快,摩擦稍微变大,转角就不够,轴力差得更明显。长螺栓弹性变形大,同样的摩擦波动造成的轴力误差相对小一些。所以同样的润滑马虎,在短螺栓上更容易表现为预紧不足或过屈服。不要把一种连接上试出来的力矩习惯挪到另一种夹紧长度上。夹紧长度变了,力矩和轴力的对应关系也变了。

扳手到了刻度而螺栓转角明显偏小,先查螺纹是否干涩、有砂或支承面是否把垫圈带动。规定要润滑却是干的,按规定加上润滑再重新拧,而不是把刻度再调高。牙已经撕伤,更换紧固件。自锁螺母要把锁紧力矩从读数里分开。两把扳手读数不同,先处理扳手。刻度相同却想得到相同的轴力,前提是摩擦状态和当初定这个刻度时一致。