【技研】假力矩的有效防止措施-扭矩转角法

紧固件是全车使用最多的零部件，在使用紧固件进行连接过程中，常常会导致因夹紧力不足导致的异响、松旷问题，或因夹紧力过大导致螺栓断裂问题，导致整车品质差且影响整车安全性能。

而出现夹紧力过小或过大又有很大一部分原因是由于假力矩导致的。所谓假力矩是指，虽然拧紧设备显示拧紧达到了要求的力矩，但是螺栓头部下端面并没有和被夹紧件紧密贴合，或者虽然结合了，但是没有产生足够的夹紧力，造成螺栓连接失效。

我们现在很多使用的是扭矩拧紧法。扭矩拧紧法的原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。通过将拧紧工具设置到某个扭矩值来控制被联接件的预紧力。在拧紧螺栓时，有50%的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上，有40%消耗在螺纹的摩擦上，仅有10%的扭矩用来产生预紧力。拧紧原理如下图。

从图中可以了解到，螺栓的摩擦系数对扭矩拧紧法的影响很多，可能造成假扭矩，从而导致所需的轴力提供不够，引起螺栓松动等质量问题。

为降低螺栓摩擦系数对夹紧力稳定性的影响，一些成熟车企已经逐步切换，采用“扭矩+转角”紧固法进行螺栓拧紧。据统计，以M14×1.5,10.9级，摩擦系数（0.10～0.16）螺栓为例，拧紧力矩（210±10）N·m，在不计设备误差情况下，扭矩法轴力散差38.2KN，扭矩转角法轴力散差10.9KN。

 “扭矩+转角”紧固法定义：拧紧至较小的初始扭矩Tk，从此点开始，拧一定的转角θ的控制方法，其基于一定的转角，使螺栓产生一定的轴向伸长，产生轴力的关系，与摩擦系数无关。下图一 、二均为螺栓拧紧曲线图：

                                    图二

图一描述了转角拧紧法的曲线走向。首先将螺栓拧紧到起始力矩Ms（对应图二贴紧过程以及弹性变形区），即将螺栓拉伸到接近屈服点，然后，再旋转一定的角度A0，将螺栓拉伸到塑性区域（对应图二塑性变形区）。旋转角度拧紧法的实质是控制螺栓的伸长量，在弹性范围内轴向预紧力与伸长量成正比，控制伸长量就是控制轴向力，螺栓开始塑性变形后，虽然两者已不再成正比关系，但螺栓受拉伸时的力学性能表明，只要保持在一定范围以内，轴向预紧力就能稳定在屈服载荷附近。所以，图中所示的两个摩擦系数不同的螺栓，虽然采用相同的拧紧法拧紧后的最终力矩M1与M2相差很大，但是，由于螺栓强度、尺寸相同，所以预紧力相差不大，可以有效的解决假力矩的问题。

最后，我们再对扭矩拧紧法以及“扭矩+转角”紧固法产生的轴力进行对比：

                              扭矩拧紧法

                          “扭矩+转角”紧固法

由上图，可以很清晰的看到，相同的螺栓，相同规格的螺栓，分别采用两种拧紧方式，产生的轴力差相差不少。“扭矩+转角”紧固法可以有效提高轴力精度，可以有效解决假力矩问题。

扭矩转角法的相关知识就先介绍到这里，如果各位有什么问题可以后台留言沟通，希望能给各位带来提高！