眾所周知,螺栓的扭矩系數(shù)測試,在緊固件行業(yè)中,是對于產(chǎn)品出品質(zhì)量,事故螺栓失效分析的一個非常重要的指標。那么在進行緊固件扭矩系數(shù)測試的過程之中我們又有哪些需要注意的事項呢?
首先我們需要注意,引發(fā)螺絲扭矩系數(shù)故障的無非就是2類問題,一類是緊固件產(chǎn)品本身的設(shè)計缺陷原因。其次是后期人工裝配的問題,在裝配過程之中,裝配人員施加的扭力過大或過小,都會對緊固件的失效造成一定程度的隱患。最后在不同溫度下螺絲受金屬材料本身的膨脹或者收縮使得產(chǎn)品夾持力下降。同樣也會導(dǎo)致緊固件相應(yīng)的失效問題。
本次我們對因為裝配工藝不當(dāng)而引起的緊固件扭矩系數(shù)失效分析做一個詳細的梳理。
對于因裝配不當(dāng)問造成的緊固件扭矩系數(shù)失效,主要有2個重要的原因,首先是因人的裝配不當(dāng)而造成的扭矩故障。其次是機器設(shè)備故障裝配失誤引發(fā)的扭矩系數(shù)不達標故障。另外在材料的穩(wěn)定性以及操作方法的合理性上出現(xiàn)差錯,都有可能引發(fā)扭矩系數(shù)所造成的問題。
基于以上這些原因,我們可以認為,在以往的制造過程中,依靠的是傳承下來的經(jīng)驗值來設(shè)定鎖緊螺絲的扭力,對于為何如此設(shè)定將得不出一個合理的解釋,對于利用理論上的計算公式來確定扭力,因涉及到不同材料的摩擦系數(shù)和螺紋的摩擦系數(shù)及角度的確定和計算,這將是一個很復(fù)雜的過程,且很多因子系數(shù)的選取是否正確也將影響到扭力值的最終結(jié)果,對于電子產(chǎn)品上的小螺絲(M3及以下),供應(yīng)商往往提供不了螺絲的屈服強度等相關(guān)參數(shù),因此理論計算將變得更加困難。
為了能快速確定我們過程的扭力參數(shù),利用螺栓扭矩系數(shù)檢測儀,做破壞性的試驗,輸出這個扭力的一個變化曲線圖,根據(jù)曲線圖找出固定扭力和滑牙扭力,再制定一個合適的扭矩取值范圍。在實施這個破壞性測試試驗前,按照如下步驟進行:
對于鈑金件螺絲通孔,還需要測量板材厚度t和孔的拉伸高度h,不同的板材厚度的對于滑牙扭力值是不同的。
檢查工件孔徑尺寸是否在設(shè)計規(guī)范內(nèi)。檢查所取樣品,分別用不同規(guī)格的塞規(guī)檢查孔徑尺寸或用投影測量孔徑尺寸,確??讖皆谠O(shè)計規(guī)范內(nèi),理想的樣品尺寸是能夠覆蓋從下限到上限的區(qū)間為最好,這樣才能覆蓋到各種極限情況下的扭力變化趨勢,得出的數(shù)據(jù)結(jié)論是最具有說服力的。
對于所用來驗證的零件,只能使用一次,不能重復(fù)利用來驗證力矩;因為一些目測很難發(fā)現(xiàn)到的損壞或殘留異物會影響到曲線數(shù)據(jù)采集,錯誤數(shù)據(jù)將會誤導(dǎo)我們,避免得出不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。
試驗過程中,零件需要有工裝固定,電批保持垂直,如有條件可以利用扭力臂保證垂直度。因為工件在鎖緊螺絲過程中隨意晃動會有影響曲線圖正常輸出,產(chǎn)生不正常跳動曲線峰值;歪斜的電批將導(dǎo)致螺絲的摩擦力增加,同樣會影響到輸出的扭力曲線數(shù)據(jù)。
按照如下將控制器、電批和電腦連接,設(shè)置電批參數(shù);再進行不同螺絲和不同位置的破壞性試驗,采集扭力曲線圖。
設(shè)定螺絲扭力標準的計算方法
根據(jù)做破壞性試驗結(jié)果和所取樣本的扭力曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(至少120組數(shù)據(jù)),找出這些數(shù)據(jù)中最大的固定點力矩和最小的滑牙扭力,根據(jù)簡易公式計算出合適的力矩。
滑牙扭矩:是指從螺絲固定到所實現(xiàn)的最大扭矩測得的扭矩,發(fā)生滑牙時,螺絲在連接件中將自由轉(zhuǎn)動,扭矩將減小,角度將增加。
固定扭矩:是指螺絲帽接觸到工件表面,扭力曲線開始產(chǎn)生突變的那一個點為固定扭矩。
下圖示例為固定塑膠自攻螺絲的破壞性示例曲線圖,根據(jù)曲線圖查找出兩個扭力值,再來計算扭力的設(shè)定范圍。
力矩的理論計算是一個復(fù)雜的過程,其中牽涉到眾多的參數(shù)和比例因子的選定,耗時長且僅僅是理論上的得出的數(shù)值,與實際擰緊過程可能還是有一定的差距。而利用智能電批和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件,再利用實際裝配的零件來做破壞性的試驗,從所采集的樣品數(shù)據(jù)中找出固定力矩和滑牙力矩,這樣的計算方法顯得更接近制造現(xiàn)場的實際,而且比較直觀明了的反映螺絲從開始空轉(zhuǎn)、進入螺紋孔、攻牙、固定到被破壞的整個變化過程情況,能夠方便地在曲線圖上找到螺絲的固定點和滑牙點的力矩大小,更加容易理解和計算出我們需要設(shè)定的力矩標準,大大簡化我們的計算過程,對于力矩的設(shè)定更具有說服力。