在汽車制造業(yè)中，將各種汽車零部件裝配成整車的過程，需要很多種不同類型的聯(lián)接，比如焊接、螺栓聯(lián)接和粘膠聯(lián)接等。其中螺栓聯(lián)接是zui重要的聯(lián)接方法之一。由于螺栓聯(lián)接可以獲得很高的聯(lián)接強度，又便于裝拆，具有互換性，通過標準化實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，成本低而且價格便宜，經(jīng)常被應用到發(fā)動機、變速箱和底盤等重要位置的裝配中。所以，螺栓的擰緊質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的安全性和可靠性。

螺栓聯(lián)接質(zhì)量控制原理

螺栓聯(lián)接的實質(zhì)是通過將螺栓的軸向預緊力控制到適當范圍，從而將兩個工件可靠地聯(lián)接在一起。為了確保螺紋聯(lián)接的剛性、密封性、防松能力和受拉螺栓的疲勞強度，聯(lián)接螺栓對預緊力的精度要求是相當高的。所以，軸向預緊力是評價螺栓聯(lián)接可靠性的重要指標。軸向預緊力的zui低限是由聯(lián)接結(jié)構(gòu)的用途決定的，該值必須保證被聯(lián)接工件在工作過程中始終可靠貼合。軸向預緊力的zui高值必須保證螺栓及被聯(lián)接工件在預緊和工作過程中不會發(fā)生脫扣、剪斷和疲勞斷裂等損壞。怎樣控制和監(jiān)控預緊力的數(shù)值，使之能夠達到產(chǎn)品要求顯然是一個值得研究的課題。

螺栓擰緊方法

螺栓擰緊方法主要有兩類，分別是彈性擰緊和塑性擰緊。彈性擰緊一般指扭矩擰緊法，塑性擰緊主要包括轉(zhuǎn)角擰緊法、屈服點擰緊法等。

1  扭矩擰緊法

扭矩擰緊法的原理是扭矩大小和軸向預緊力之間存在一定關系。通過將擰緊工具設置到某個扭矩值來控制被聯(lián)接件的預緊力。在工藝過程、零件質(zhì)量等因素穩(wěn)定的前提下，該擰緊方式操作簡單、直觀，目前被廣泛采用。

根據(jù)經(jīng)驗，在擰緊螺栓時，有50%的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上，有40%消耗在螺紋的摩擦上，僅有10%的扭矩用來產(chǎn)生預緊力。由于外界不穩(wěn)定條件對扭矩擰緊法的影響很多，所以通過控制擰緊扭矩間接地實施預緊力控制的扭矩法將導致對軸向預緊力控制精度低。

而且有極少數(shù)的螺栓聯(lián)接，扭矩已達到規(guī)定值，而螺栓頭還未*與被聯(lián)接件貼合或間隙有時很小，目視不容易發(fā)現(xiàn)。此時扭矩值是合格的，但預緊力很小，甚至沒有，所以在這種情況下，如果僅僅提出保證扭矩合格，那么保證裝配擰緊質(zhì)量就成了一句空話。

2  轉(zhuǎn)角擰緊法

鑒于扭矩擰緊法存在的不足，美國在20世紀40年代末開始研究螺栓伸長和軸向力的關系。螺栓擰緊時的旋轉(zhuǎn)角度與螺栓伸長量和被擰緊件松動量的總和大致成比例關系，因而可采取按規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度來達到預定擰緊力的方法。圖1示意性地描述了轉(zhuǎn)角擰緊法的曲線走向。首先將螺栓擰緊到起始力矩Ms，即將螺栓拉伸到接近屈服點，然后，再旋轉(zhuǎn)一定的角度A0，將螺栓拉伸到塑性區(qū)域。旋轉(zhuǎn)角度擰緊法的實質(zhì)是控制螺栓的伸長量，在彈性范圍內(nèi)軸向預緊力與伸長量成正比，控制伸長量就是控制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關系，但螺栓受拉伸時的力學性能表明，只要保持在一定范圍以內(nèi)，軸向預緊力就能穩(wěn)定在屈服載荷附近。所以，對于兩個摩擦系數(shù)不同的螺栓，雖然采用相同的擰緊法擰緊后的zui終力矩M1與M2相差很大，但是，由于螺栓強度、尺寸相同，所以預緊力相差不大。與扭矩擰緊法相比，不僅高精度地完成了對擰緊的控制，而且充分提高了材料的利用率。

3  屈服點擰緊法

屈服點擰緊法的理論目標是將螺栓擰緊到剛過屈服極限點。我們根據(jù)擰緊過程中力矩和轉(zhuǎn)角的關系，采用屈服點擰緊時，首先將螺栓擰緊到某一個規(guī)定的起始力矩Ms，從這點開始，設備監(jiān)控擰緊曲線的斜率值的變化，如果斜率下降到超過了設定值，那么就認為把螺栓拉伸到了屈服點，工具停止運行。

屈服點擰緊法zui大的優(yōu)點是將摩擦系數(shù)不同的螺栓都擰緊到其屈服點，zui大限度的發(fā)揮了螺紋件強度的潛力，但是它對干擾因素比較敏感，同時對螺栓的性能及結(jié)構(gòu)設計要求*，控制難度較大。因此擰緊工具的價格十分昂貴。

根據(jù)上述擰緊方法，我們知道，無論我們采用何種擰緊方法，我們都需要知道一些參數(shù)，就是緊固件的軸向預緊力，摩擦系數(shù)等，我們?nèi)绾蔚玫竭@些參數(shù)呢？可以采用上海百若試驗儀器有限公司生產(chǎn)的多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)，采用這套系統(tǒng)我們可以很方便的得到扭矩系數(shù)、總摩擦系數(shù)、螺紋摩擦系數(shù)、支撐面摩擦系數(shù)、屈服夾緊力、屈服緊固扭矩、轉(zhuǎn)角、極限夾緊力和極限扭矩等緊固特性值。

對于擰緊的效果如何，我們可以采用上海百若試驗儀器有限公司生產(chǎn)的FPL系列緊固件橫向振動疲勞試驗機進行驗證，用來檢查放松效果如何。