主要產(chǎn)品:螺栓、螺母、墊圈、鋼結(jié)構(gòu)配件、光伏配件、龍骨配件、爬架配件
在實際擰緊過程中,施加的扭矩主要用于克服三部分阻力:螺紋副之間的摩擦力矩(約占 50%)、螺栓頭部(或螺母)支撐面與被連接件表面之間的摩擦阻力矩(約占 40%)以及使螺栓桿產(chǎn)生軸向預緊力所做的功轉(zhuǎn)化的力矩(約占 10%)。因此,要獲得準確的預緊力,必須精確控制施加的扭矩,并盡量減小摩擦系數(shù)的波動。
使用墊圈:墊圈可以使螺栓頭下摩擦更穩(wěn)定,但要防止墊圈轉(zhuǎn)動,因為這會改變摩擦半徑,從而影響扭矩 - 預緊力的關系。如果由于接觸面壓力過大,需要更大的接觸面,可考慮使用法蘭螺母和螺栓。
通過測試確定正確的擰緊扭矩:可通過貼應變片等測試方式測試出合適的擰緊扭矩。
使用更精確的擰緊扳手:采用高精度的扭矩扳手或扭矩控制設備,能夠提高扭矩施加的精度。
扭矩 - 轉(zhuǎn)角控制法的優(yōu)點是受摩擦系數(shù)影響較小,預緊力精度高。缺點是操作相對復雜,需要測量轉(zhuǎn)角,對操作人員的技能要求較高;同時,對連接件的剛度和接觸面平行度要求也較高,如果連接件剛度不均勻或接觸面不平行,會導致轉(zhuǎn)角與預緊力之間的關系不準確。
熱擰緊法:利用螺栓的熱膨脹特性,先將螺栓加熱使其膨脹,在此狀態(tài)下擰緊螺母。冷卻后,螺栓收縮,從而產(chǎn)生預緊力。加熱方法包括直接火焰加熱、護套加熱線圈加熱和電阻元件加熱等。這種方法預緊力精確,且螺栓不受擰緊力矩作用影響,但設備昂貴,操作復雜,不是一種廣泛使用的方法,通常只用于非常大的螺栓或?qū)︻A緊力精度要求極高且其他方法難以實現(xiàn)的場合。
液壓拉伸法:對于大直徑螺栓,使用液壓張緊裝置直接拉伸螺栓,然后擰緊螺母,實現(xiàn)預緊。這種方法直接拉伸螺栓,避免了因螺紋摩擦等因素導致的預緊力不準確,緊固精度高。但拉伸設備價格較高,作業(yè)效率低,且要求有較大的操作空間,一般僅用于工作要求很高、螺栓直徑較大(通常直徑超過 20mm)的場合,如大型機械設備的安裝、重型鋼結(jié)構(gòu)的連接等。
為了確保操作人員能夠正確進行螺栓擰緊操作,應加強對操作人員的培訓和考核,使其熟悉各種擰緊工具的使用方法、掌握正確的擰緊操作流程以及了解影響擰緊質(zhì)量的因素。同時,建立完善的質(zhì)量管理體系,對操作人員的工作進行監(jiān)督和檢查,及時發(fā)現(xiàn)和糾正操作中的問題。
檢查螺栓和螺母的質(zhì)量:檢查螺栓和螺母的外觀是否有缺陷,如裂紋、變形、螺紋損壞等;核對螺栓和螺母的規(guī)格、強度等級是否符合設計要求;檢查螺栓和螺母的數(shù)量是否齊全。
清潔螺栓和被連接件:使用清潔劑或壓縮空氣將螺栓、螺母以及被連接件的螺紋孔和連接表面清潔干凈,去除油污、鐵銹、雜質(zhì)等,確保螺紋副和支撐面之間的良好接觸,減少摩擦系數(shù)的波動。
選擇合適的擰緊工具:根據(jù)螺栓的規(guī)格、擰緊要求以及工作環(huán)境等因素,選擇精度合適、性能可靠的擰緊工具,并確保工具已經(jīng)經(jīng)過校準且在有效期內(nèi)。
確定擰緊順序:對于多個螺栓連接的情況,應制定合理的擰緊順序,以確保被連接件均勻受力,避免出現(xiàn)局部應力集中或變形。常見的擰緊順序有對角線擰緊法、交叉擰緊法等。例如,對于矩形或方形的連接結(jié)構(gòu),可采用對角線擰緊法,先擰緊對角線位置的螺栓,然后依次擰緊其他螺栓;對于圓形的連接結(jié)構(gòu),可采用交叉擰緊法,從圓周上的某一點開始,按照交叉的順序依次擰緊螺栓。
扭矩控制法:使用扭矩扳手按照設定的扭矩值緩慢施加扭矩,在接近設定扭矩時,應放慢擰緊速度,避免扭矩過沖。當扭矩達到設定值后,停止擰緊,并保持一定的時間(一般為 3 - 5 秒),以確保扭矩穩(wěn)定。
扭矩 - 轉(zhuǎn)角控制法:先使用扭矩扳手將螺栓擰緊至初始扭矩,然后安裝角度測量工具,按照規(guī)定的轉(zhuǎn)角緩慢旋轉(zhuǎn)螺栓。在旋轉(zhuǎn)過程中,應密切關注扭矩和轉(zhuǎn)角的變化,確保兩者的關系符合預期。當轉(zhuǎn)角達到設定值后,停止擰緊。
屈服點控制法:使用智能擰緊工具,實時監(jiān)測扭矩和轉(zhuǎn)角的變化,繪制 “扭矩 - 轉(zhuǎn)角” 曲線。當曲線的斜率下降到設定值時,立即停止擰緊。在操作過程中,應確保擰緊工具的傳感器準確可靠,數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)正常運行。
螺栓伸長量控制法:在螺栓上安裝好伸長量測量裝置,按照規(guī)定的伸長量緩慢擰緊螺栓。在擰緊過程中,應實時監(jiān)測伸長量的變化,當伸長量達到設定值后,停止擰緊。需要注意的是,在測量伸長量之前,應確保螺栓和測量裝置的安裝正確,避免測量誤差。
扭矩檢查:使用扭矩扳手對擰緊后的螺栓進行抽檢,檢查實際扭矩是否在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。抽檢比例應根據(jù)具體情況確定,對于一般的連接,抽檢比例可以為 5% - 10%;對于關鍵連接或重要結(jié)構(gòu),抽檢比例應適當提高,甚至進行 100% 全檢。如果發(fā)現(xiàn)扭矩超出公差范圍,應分析原因并采取相應的措施進行調(diào)整,如重新擰緊、更換螺栓或螺母等。
外觀檢查:檢查螺栓和螺母的表面是否有損傷、變形等情況;檢查被連接件的連接表面是否有裂紋、壓痕等異?,F(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)外觀有問題,應評估其對連接質(zhì)量的影響,并決定是否需要進行修復或更換。
防松檢查:對于采用防松措施的螺栓連接,檢查防松裝置是否安裝正確、有效。例如,檢查彈簧墊圈是否已經(jīng)壓平、止動墊圈的止動舌是否已經(jīng)嵌入相應的槽內(nèi)、螺紋鎖固劑是否已經(jīng)固化等。
ISO 898 系列標準:由國際標準化組織(ISO)制定,規(guī)定了螺栓、螺母等緊固件的機械性能、尺寸公差、標記方法等。其中,ISO 898 - 1 規(guī)定了碳鋼和合金鋼制造的螺栓和螺釘?shù)臋C械性能等級,如 4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、10.9、12.9 等,不同的性能等級對應不同的抗拉強度和屈服強度要求;ISO 898 - 2 規(guī)定了螺母的機械性能等級,螺母的強度等級應與螺栓相匹配。
VDI 2230:德國工程師協(xié)會制定的關于螺紋連接計算的標準,提供了系統(tǒng)化的螺栓擰緊扭矩計算方法,包括扭矩設定、安全系數(shù)選擇、摩擦系數(shù)的確定等內(nèi)容。該標準對于精確控制螺栓擰緊扭矩,確保連接的可靠性和安全性具有重要指導意義,在機械制造、汽車工業(yè)等多個行業(yè)得到廣泛應用。
ASTM 標準:美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)制定了一系列關于螺栓、螺母等緊固件的標準,如 ASTM A307 規(guī)定了碳鋼螺栓和螺柱的標準規(guī)范;ASTM A449 規(guī)定了淬火和回火合金鋼螺栓和螺柱的標準規(guī)范。這些標準對螺栓的材料、制造工藝、性能要求等方面進行了詳細規(guī)定。
行業(yè)標準:除了國際和國家標準外
國內(nèi)標準:我國也制定了一系列關于螺栓擰緊的標準,如 GB/T 3098 系列標準,對應 ISO 898 系列標準,規(guī)定了螺栓、螺母等緊固件的機械性能;GB/T 16823.2《螺紋緊固件 緊固通則 第 2 部分:保證夾緊力的擰緊方法》,對保證夾緊力的螺栓擰緊方法進行了規(guī)范。
擰緊順序不合理:操作人員在擰緊缸蓋螺栓時,沒有按照規(guī)定的對角線順序擰緊,而是從一側(cè)依次擰緊,導致缸蓋受力不均勻,局部應力集中,在發(fā)動機工作過程中,隨著溫度的升高和振動的影響,螺栓逐漸松動。
扭矩控制不準確:使用的電動擰緊工具未定期校準,扭矩輸出精度超出規(guī)定范圍,部分螺栓的實際擰緊扭矩低于設計要求,無法提供足夠的預緊力,在發(fā)動機工作時容易松動。
表面處理問題:部分螺栓的表面鍍鋅層厚度不均勻,導致螺紋副之間的摩擦系數(shù)波動較大,雖然施加了相同的扭矩,但實際產(chǎn)生的預緊力差異較大,部分螺栓預緊力不足。
加強對操作人員的培訓,嚴格按照對角線順序擰緊缸蓋螺栓,并制定了詳細的操作指導書,明確擰緊步驟和要求。
定期對電動擰緊工具進行校準,確保其扭矩輸出精度在規(guī)定范圍內(nèi),并做好校準記錄,對不合格的工具及時進行維修或更換。
加強對螺栓表面處理質(zhì)量的檢驗,嚴格控制鍍鋅層厚度,確保其均勻性,減少摩擦系數(shù)的波動。
螺栓質(zhì)量不合格:使用的螺栓強度等級不符合設計要求,其抗拉強度和屈服強度較低,在承受較大的預緊力和工作載荷時,超過了螺栓的承載能力,導致斷裂。
擰緊扭矩過大:操作人員在擰緊螺栓時,為了追求連接的緊密性,施加的扭矩超過了螺栓的最大允許扭矩,使螺栓產(chǎn)生過大的塑性變形,最終導致斷裂。
工作環(huán)境影響:橋梁施工環(huán)境潮濕,且存在一定的腐蝕性介質(zhì),螺栓表面未采取有效的防腐蝕措施,發(fā)生了銹蝕,降低了螺栓的強度,在受力過程中容易斷裂。
更換符合設計要求的高強度螺栓,并對螺栓的質(zhì)量進行嚴格檢驗,確保其性能指標達標。
對操作人員進行培訓,使其掌握正確的擰緊扭矩,使用經(jīng)過校準的扭矩扳手進行擰緊操作,避免過擰。
對螺栓表面進行防腐處理,如鍍鋅、涂漆等,并定期對螺栓進行檢查和維護,及時發(fā)現(xiàn)和處理銹蝕問題。
合理選擇螺栓規(guī)格和類型:根據(jù)被連接件的受力情況、工作環(huán)境等因素,選擇合適規(guī)格、強度等級和類型的螺栓,確保螺栓具有足夠的承載能力和耐久性。例如,在承受較大載荷的場合,應選擇高強度螺栓;在振動環(huán)境中,應選擇防松螺栓。
優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)設計:設計合理的連接結(jié)構(gòu),使被連接件受力均勻,避免出現(xiàn)應力集中。例如,在螺栓連接部位設置加強筋,增加被連接件的剛度;保證連接表面的平整度,減少因表面不平整導致的應力集中。
確定合理的擰緊參數(shù):根據(jù)螺栓的規(guī)格、材料、被連接件的特性等因素,通過計算和試驗確定合理的擰緊扭矩、轉(zhuǎn)角等參數(shù),并在設計文件中明確規(guī)定。
嚴格控制螺栓和螺母的質(zhì)量:在采購螺栓和螺母時,選擇信譽良好的供應商,并要求其提供產(chǎn)品質(zhì)量證明文件,如材質(zhì)證明書、性能檢測報告等。對采購的螺栓和螺母進行嚴格的檢驗,包括外觀檢查、尺寸精度檢查、機械性能測試等,確保其質(zhì)量符合設計要求。
保證表面處理質(zhì)量:嚴格控制螺栓和螺母的表面處理工藝,確保表面處理質(zhì)量符合規(guī)定要求,如鍍層厚度均勻、表面粗糙度適當?shù)龋苑€(wěn)定摩擦系數(shù),提高預緊力的精度。
加強操作人員培訓:對操作人員進行系統(tǒng)的培訓,使其熟悉螺栓擰緊的原理、方法、操作流程以及相關的標準和規(guī)范,掌握正確的操作技能,提高操作的準確性和一致性。
規(guī)范擰緊操作:制定詳細的裝配工藝文件,明確擰緊順序、擰緊扭矩、擰緊速度等參數(shù),操作人員應嚴格按照工藝文件進行操作,避免因操作不當導致的擰緊質(zhì)量問題。
加強過程檢驗:在裝配過程中,加強對螺栓擰緊質(zhì)量的檢驗,采用合適的檢測工具和方法,如扭矩扳手、角度測量儀等,對擰緊后的螺栓進行抽檢或全檢,及時發(fā)現(xiàn)不合格品,并采取相應的措施進行處理。
定期檢查和維護:在產(chǎn)品使用過程中,定期對螺栓連接進行檢查,觀察螺栓是否有松動、腐蝕、變形、斷裂等現(xiàn)象。對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行處理,如重新擰緊、更換螺栓等。
考慮環(huán)境因素的影響:根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境,采取相應的防護措施,如在高溫環(huán)境中使用耐高溫的螺栓和潤滑劑;在潮濕、腐蝕性環(huán)境中采取防腐蝕措施,如涂漆、鍍鋅、使用防銹潤滑劑等,以延長螺栓的使用壽命,保證連接的可靠性。
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