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几种常见的螺栓拧紧方法

July 10, 2025 by
几种常见的螺栓拧紧方法
Kevin Lin

概要:在实际螺栓拧紧现场应用中,用于螺栓拧紧的方法主要有扭矩法控制、 转角法控制、螺栓伸长量法控制拧紧以及屈服点法,下面针对这四种螺栓拧紧方法进行简单介绍。


1、扭矩法控制

扭矩控制法是通过设定力矩阈值实现紧固件预紧力管理的经典工艺,广泛应用于各类机械装配场景。其原理基于预紧力与施加力矩的线性关联性,可简述为:所需力矩与螺纹摩擦系数、螺栓尺寸及目标预紧力直接相关。在实际操作中,若摩擦系数受加工精度或表面处理工艺影响波动较大,可能导致相同扭矩下预紧力偏差高达25%。随着现代制造技术的进步,通过优化螺栓表面涂层工艺与螺纹加工精度,已能将摩擦系数波动范围控制在合理区间,使该方法在标准化装配线上具备可行性。但需注意,此方法对设备重复精度要求较高,适用于对预紧力容许偏差较大的常规场景。

2、转角法控制

转角法控制(或称"扭矩转角法")是为弥补纯扭矩法精度不足而发展的升级技术。其操作分两阶段:先以基础扭矩使连接件贴合,再通过旋转角度增量完成最终紧固。该方法通过物理接触后的角度微调,可显著降低摩擦系数波动对预紧力的干扰。其核心优势在于将离散的摩擦系数影响转化为可量化的角度增量,特别适用于需平衡成本与精度的中高端制造场景。

3、螺栓伸长量法控制

此方法通过实时监测螺栓轴向形变量推算预紧力,本质是将机械形变转化为力值信号。由于形变量仅与材料弹性模量、截面积及初始长度相关,受外部干扰因素(如接触面粗糙度)影响较小,理论上精度可达±5%以内。但需满足两个前提:一是螺栓两端需外露以便激光测距或超声波检测;二是被连接件刚度需远高于螺栓(避免压缩形变干扰)。该技术常见于航空航天或核电设备等对安全性要求严苛的领域,但因检测设备成本较高,在通用制造业中多作为抽样校验手段。

4、屈服点控制

作为前沿控制技术,该方法突破传统阈值设定思维,通过捕捉螺栓塑性变形临界点实现预紧力最大化利用。当扭矩-角度曲线斜率发生突变(即材料开始屈服时),系统自动终止紧固或增加某个角度来控制材料处于屈服阶段。此方法能充分发挥材料强度潜能,使连接结构在安全范围内达到最优承载状态,尤其适用于轻量化设计要求下的高强螺栓应用,如新能源汽车底盘或风电塔筒连接。但需配合高灵敏度传感器与实时数据分析系统,目前多用于高端定制化产线。

螺栓在拧紧至屈服时会产生应变硬化。什么是应变硬化呢?如下图所示,第一次加载,使应力超过屈服强度Y,达到Y',然后卸载。再次加载时,应力应变曲线的线性段会延伸到之前加载的最大载荷所对应的位置,屈服强度提高到Y'。






让螺栓工作在材料的屈阶段有什么好处?