被连接件表面处理对螺栓扭矩系数的影响分析.docx

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1、被连接件表面处理对螺栓扭矩系数的影响分析 摘 要：目前汽车螺栓在设定扭矩时，都是针对螺栓本体进行设定，没有考虑被连接件表面处理对扭矩系数的影响。文章基于螺栓扭矩系数的计算公式从理论上对被连接件表面状况对扭矩系数影响进行了分析，通过螺栓拧紧试验探讨了不同被连接件表面处理对支撑面的摩擦系数的影响，探讨表明被连接件表面处理对螺栓扭矩系数影响很大，在计算扭矩时也应当考虑螺栓运用场合，适当调整支撑面的摩擦系数。 关键词：被连接件；表面处理；扭矩系数 中图分类号：TU311 文献标识码：A 文章编号：1016-893714-0077-02 紧固件数量占汽车基础零件总数的40%，在装配线上紧固件占整个工作量

2、的73%，紧固件的装配牢靠性对于汽车质量是至关重要的。目前汽车螺栓进行紧固大多采纳扭矩法，这种方法操作简洁，对设备要求低，但是扭矩系数的散差对预紧力的大小影响极大，因此对于扭矩系数散差的限制要求极高。现在许多汽车公司都采纳限制螺栓摩擦系数的方法，来限制扭矩系数，但是没有考虑被连接件摩擦系数对扭矩系数的影响，这对扭矩的设定是极为不利的，本文从理论和试验分析了被连接件表面处理对扭矩系数的影响，提出依据运用场合适当调整支承面摩擦系数，为扭矩系数的精确计算供应牢靠依据。 1 被连接件表面处理对扭矩系数影响 依据国家标准GB/T 16823.2-19101螺纹紧固件紧固通则中扭矩系数的计算公式， 扭矩系

3、数是由摩擦系数和螺纹常数共同确定的参数，对于特定的螺纹联接副而言，螺栓的螺纹常数是固定的，当摩擦系数确定之后，扭矩系数也就唯一确定了。从公式中可以看出螺栓的摩擦系数分为螺纹摩擦系数和支撑面的摩擦系数，扭矩系数受这两个摩擦系数共同影响。对于拧螺母这种装配方式，螺纹摩擦系数由螺纹常数和螺栓以及螺母表面处理确定，支撑面的摩擦系数由螺纹常数和螺母以及被连接件的表面处理确定。对于拧螺栓这种装配方式，螺纹摩擦系数由螺纹常数和螺栓以及螺母表面处理确定，支撑面的摩擦系数由螺纹常数和螺栓以及被连接件的表面处理确定。因此，被连接件的表面处理睬影响支撑面的摩擦系数，最终会影响螺栓的扭矩系数。目前，大多工程师在进行扭

4、矩计算的时候，都没有区分螺纹摩擦系数和支撑面的摩擦系数，都是干脆依据螺栓的材质和表面处理查表获得摩擦系数，而且认为两个摩擦系数是一样的。如对于镀锌螺栓，工程师会依据机械设计手册认为螺纹摩擦系数和支撑面的摩擦系数都为0.15。其实螺纹的接触状况和支撑面的接触状况是不同的，即便是限制了摩擦系数的螺栓螺母，也不能保证螺纹摩擦系数和螺栓摩擦系数是一样的，因为汽车上被连接件表面处理摩擦系数是很难限制的，也很少有公司限制。从理论上分析，被连接件的表面处理是会影响螺栓的扭矩系数，下面从试验分析，究竟被连接件表面处理睬不会影响螺栓的扭矩系数。多功能螺栓紧固分析系统如图1所示： 2 试验探讨 2.1 试验设备及

5、原理 本试验采纳Schatz多功能螺栓紧固分析系统，拧紧机自带一个测定总扭矩Tf的扭矩传感器，同时在螺纹装配夹具内安装了测定螺纹扭矩Ts的传感器和测定夹紧力F的力传感器。 依据紧固扭矩与夹紧力的比值，总摩擦系数，螺纹摩擦系数，支撑面的摩擦系数用如下公式计算确定： 2.2 试验方案及结果分析 2.2.1 试验方案 2.2.2 试验数据处理 两个总体一样性的检验。两个总体的一样性检验，以较小的风险来推断估计数值与总体数值是否存在显著差异，是否应当接受原假设选择的一种检验方法。现将螺栓螺母表面处理为Fe/EpZn12c2D的40组支撑面的摩擦系数试验数据，根据被连接件表面处理方式分为两个总体，一个电

6、泳总体A，一个电镀总体B。 编写程序如下： 结果表明：一方面p=4.025e-08，表示两样本总体均值相等的概率为4.025e-08，接近于0；另一方面h=1，表示两个样本不一样，也说明被连接件表面处理方式对支撑面摩擦系数影响很大。 被连接件电镀、电泳对支撑面摩擦系数和扭矩系数的影响规律将被连接件电镀和电泳支撑面摩擦系数和扭矩系数进行对比，如图2和图3所示。 通过以上试验数据对比可以看出，被连接件为电泳的支撑面摩擦系数要比为电镀要高，由于被连接件为电泳支撑面摩擦系数比电镀高，导致被连接件为电泳的扭矩系数普遍要比电镀的高。如图4所示，为做完试验后的电泳电镀垫片，从图4中可以看出在电泳垫片在螺栓拧

7、紧过程中简单起皮，电泳碎渣使得支撑面摩擦系数增大，而电镀垫片做完试验后面比较光滑，所以相对于电泳摩擦系数小。 3 结 语 电泳和电镀的被连接件支撑面摩擦系数，经过两个总体一样性的检验，发觉两个总体显著不同，说明被连接件不同表面处理方式对螺栓支撑面摩擦系数有显著影响。而且进一步对比发觉，被连接件采纳电泳支撑面摩擦系数和扭矩系数比采纳电镀要高。因此，在设定扭矩时，须要考虑螺栓的运用场合对扭矩系数作适当调整。 参考文献： 1 熊云奇，张琼敏，卢海波.汽车螺纹紧固件摩擦性能要求探讨J.汽车科技，2000，. 2 GB/T 16823.2-19101，螺纹紧固件紧固通则S. 3 沈大兹.螺栓拧紧技术及相关标准的建立J.轻型汽车技术，2022，. 4 GB/T 16823.3-2022，螺纹紧固件紧固通则S. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页