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☆ 為什么德國工人擰螺栓擰三圈回半圈?操作有問題嗎?

2022-12-13 09:12:09
—1—

你聽說過嗎,德國工人擰螺栓有一個擰三圈回半圈的說法,好多人都不知道是什么原因。

有這樣一個故事:

同樣品牌型號的汽車有原裝進口和國內(nèi)組裝之分。在國內(nèi)組裝時一個細節(jié)讓管理者相當頭疼,德國原裝時,工人擰螺絲嚴格按照作業(yè)指導書的要求執(zhí)行進三圈再退回半圈;

在中國組裝工廠也同樣這樣要求,但組裝工人在最后回半圈時偷懶的比較多,但這是肉眼看不到的差異,隨著時間的推移,那個半圈的影響就顯現(xiàn)出來了。同樣的汽車型號,國產(chǎn)車的某些部位明顯比進口車故障和維修率高。

德國人對于工匠精神的嚴謹與執(zhí)著讓國人稱贊。有些朋友會問直接擰兩圈半不就完了嘛?但是事實是這樣的嗎?

在多數(shù)的德國高端機械設(shè)備的工廠里,對于特殊部位組裝時,關(guān)于擰螺絲,是有嚴格的操作手冊指導完成的,施加多大的扭矩都有明確規(guī)范。

其實,螺絲在擰緊后,為了防止松動,應額外施加一個預緊力,因此松半圈后預緊力將消除,螺絲在擰緊后處于彈性形變中,尤其是在高溫和震動載荷的情況下,

長期這樣持續(xù)壓力會產(chǎn)生蠕變,螺絲變成塑性變形后,其強度會大幅下降甚至失效。退回半圈是讓彈性形變恢復一些,同時消除預緊應力,

以后螺絲在持續(xù)壓力的變形還是在彈性形變之中,產(chǎn)生塑性應變和失效的幾率大幅降低,使螺絲能保持持續(xù)高強度的壓力,而直接擰兩圈半是達不到這樣的效果。

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擰緊過程的簡要分析

1、541規(guī)則(即50%、40%、10%)

參見圖A:通常情況下,在螺栓的擰緊過程中,實際轉(zhuǎn)化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%,其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力,40%用于克服螺紋副中的摩擦力,這就是“541”規(guī)則,主要反映夾緊力與摩擦力之間的關(guān)系。

但若施加一定的改善措施(如涂抹潤滑油)或螺紋副中存有缺陷(如雜質(zhì)、磕碰等),該比例關(guān)系會受到不同影響而改變。

圖片
541規(guī)則

2、螺栓連接件的特性

圖片
螺栓連接件特性

擰緊過程的主要變量:

-扭矩T:所施加的擰緊動力矩,單位牛米(Nm)
-夾緊力F:連接體間的實際軸向夾(壓)緊大小,單位牛(N)
-摩擦系數(shù)U:螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數(shù);
-轉(zhuǎn)角A:基于一定的扭矩作用下,使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過的螺紋角度。

德國連接專家清晰講解螺栓計算

視頻?▼

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螺栓擰緊的控制方法

1. 扭矩控制法

定義:當擰緊扭矩達到某一設(shè)定的控制扭矩時,立即停止擰緊的控制方法。

優(yōu)點:控制系統(tǒng)簡單、直接,易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質(zhì)量。

缺點:控制精度不高(預緊力誤差±25%左右),也不能充分利用材料的潛力。

2. 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法

定義:先把螺栓擰到一個不大的扭矩后,再從此點開始,擰一個規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法。

優(yōu)點:螺栓軸向預緊力精度較高(±15%),可以獲得較大的軸向預緊力,且數(shù)值可集中分布在平均值附近。

缺點:控制系統(tǒng)較復雜,要測量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個參數(shù);且質(zhì)檢部門也不易找出適當?shù)姆椒▽Q緊結(jié)果進行檢查。

3. 屈服點控制法

定義:把螺栓擰緊到屈服點后,停止擰緊的一種方法。

優(yōu)點:擰緊精度非常高,預緊力誤差可以控制在±8%以內(nèi);但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。

缺點:擰緊過程需要對扭矩和轉(zhuǎn)角曲線的斜率進行動態(tài)的、連續(xù)的計算和判斷,控制系統(tǒng)的實時性、運算速度等都有較高的要求。
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