今天，螺絲君要和大家分享的【專欄】是：汽車擰緊裝配和工藝保證，第 9 期：如何判斷螺紋連接是否擰緊？--再擰緊扭矩的檢測

不知道各位螺絲君有沒有被人問到這樣的問題：“你是怎麼判斷螺絲擰緊的？”

這個問題看似簡單，其實很不好回答，不同的場景有不同的方法，不同的人有不同的依據。

我的答案是：使用再擰緊扭矩，來進行判斷。

接下來，就讓我們試着從整車擰緊裝配過程控制的角度，來談一談這個問題。

01

什麼是再擰緊扭矩？

再擰緊扭矩，顧名思義，就是在對螺紋連接已經施加完工藝扭矩之後，繼續擰緊一定角度所測得的扭矩值，這個角度一般控制在10°以内。

在德系主機廠中一般稱其為Mna。

• M 是moment的縮寫，在這裡這個單詞不是取“片刻”的含義，而是代表“矩”這個概念（參考德漢機電工程詞典moment詞條）；
• Na 是Nachziehdrehmoment 的縮寫，即重新擰緊；
• Mna 又分為 Mna1 和 Mna2 ，分别代表不同的檢查時間點。Mna1 是指裝配完成後30分鐘内測得的再擰緊力矩。Mna2 是指螺紋連接經曆過動态載荷之後測得的再擰緊扭矩（例如整車路試、發動機熱試等）。

有一些地方，會把再擰緊扭矩稱為“殘餘扭矩”、“剩餘扭矩”，這種說法我覺得是不太恰當的。會讓人覺得在擰緊過程中施加的力矩還有一些殘留在螺栓連接上，但實際上當擰緊過程結束安裝工具移開的瞬間，裝配力矩就回到了0，此時螺紋連接隻受預緊力的作用。所以，我們還是使用再擰緊扭矩這個詞更好一些。

當我們沿着擰緊方向繼續擰緊螺栓時，首先，需要克服的是螺紋付之間的靜摩擦力。

螺帽與被緊固件之間存在着非常高的壓力，巨大的壓力會使接觸面之間發生分子層面的結合作用，要克服這種結合使螺帽發生相對位移，就需要施加一個很大的力，這個力稱為breakaway torque，姑且稱為分離扭矩，從擰緊曲線上看這個扭矩是一個峰值。

接觸面發生相對位移之後，由靜摩擦轉變為動摩擦，這時需要的力就沒有那麼大了，扭矩會迅速降低。但随着擰緊動作螺栓被繼續拉伸，扭矩又會重新向上爬升，爬升的拐點就是我們想要得到的再擰緊扭矩，從擰緊曲線上看這個扭矩是一個谷值。

最後說一下，檢查頻次，生産過程中再擰緊扭矩的檢查隻能是作為抽檢的一種手段，是為了确保過程中不出現大批量缺陷而存在的，它無法識别偶發缺陷，隻能控制批量缺陷。

對于生産裝配過後的檢查，建議A\B類擰緊點每班次檢查一遍，C類擰緊點按需檢查；對于載荷過後的檢查，建議A\B類擰緊點每周檢查一遍，C類擰緊點按需檢查；當然這隻是最低限度的要求，各位可以按實際生産情況自行制定檢查計劃。

02

需要使用什麼工具？

通常情況下，在生産過程中會使用數顯扭矩扳手作為再擰緊扭矩的檢查工具，根據量程的不同會有不同型号供選擇，精度範圍一般為±1%。

但是，普通的數顯扳手隻能記錄峰值，并不是我們需要的谷值，隻有一些專為測量谷值而研發的數顯扳手才能滿足我們的要求。

這類扳手的優點是：可以準确識别出再擰緊過程中的谷值，排除人員操作帶來的負面影響，但缺點就是：價格昂貴，基本在6位數以上。

可能有朋友會問，沒有那麼多的預算買不起功能先進的扳手怎麼辦？沒關系，送你八個字：

經費不夠，經驗來湊。

沒有足夠的預算的話可以使用普通的隻能檢測峰值的數顯扳手，幾千元的價格就能買到精度符合要求的扳手，同時還要培養專職的檢測人員。

檢測過程中“人”的因素對于檢測結果的影響非常大，同樣的工藝扭矩由不同的人來檢查會得出不同的結果。這時最好設置專職檢查人員，長時間的訓練可以保證每次檢測時扳手轉動的角度差别不會太大，豐富的經驗也能夠使檢測人員通過手感對檢測結果有一個大緻的預判。

但需要注意的是檢查得到的結果，并不能代表實際的扭矩值，隻能從橫向對比中，通過統計分析的方法來識别裝配過程是否有明顯的波動，盡管如此這對于擰緊裝配質量控制來說還是很有意義的。

03

怎麼判斷檢測結果？

對于結果的判斷需要考慮很多因素，是項目階段還是批量階段？螺紋連接是軟連接還是硬連接？安全等級是A\B\C？

首先，我們來看一下項目階段的再擰緊扭矩如何判斷，在這一階段我們可以使用目标扭矩或實際扭矩的百分比範圍來劃定合格區域。

采用扭矩控制法的A\B類硬連接和中性連接：下限為目标扭矩*80%；上限為目标扭矩*120%；

采用扭矩控制法的C類硬連接和中性連接：下限為目标扭矩*70%；上限為目标扭矩*120%；

采用扭矩控制法的B\C類軟連接：下限為目标扭矩*50%；上限為目标扭矩*120%；

原則上A類連接，在設計時，要避免軟連接這種方式。

采用轉角控制法的A\B類硬連接和中性連接：下限為實際扭矩*80%；上限為實際扭矩*120%；

采用轉角控制法的C類硬連接和中性連接：下限為實際扭矩*70%；上限為實際扭矩*120%；

采用轉角控制法的B\C類軟連接：下限為實際扭矩*50%；上限為實際扭矩*120%；

實際扭矩為裝配過程中，擰緊設備結束工作後，顯示出的最終扭矩值。

最終算出來的值可能是一個小數，可以四舍五入取整。

可以看出這個控制範圍是比較寬松的，這個階段主要是以采集數據為主，至少要采集 50 組先前裝配合格的數據，為後期批量階段的控制限判定提供依據。

接下來，我們在來看看批量階段的再擰緊扭矩控制範圍如何制定，這個時候就需要使用到之前項目階段采集的數據了，通統計分析的方法來給出一個上下限的範圍。

這裡使用的是“Q-DAS”軟件，各位螺絲君，可以根據自己的實際情況來應用。

所得的數值同樣會是小數，可根據各自的要求進行取舍。

注意：對于過屈服點的螺紋連接，上限的設置可以适當高于統計給出的上限，這樣可以減少誤報警，簡而言之就是“卡下不卡上”。

04

特殊螺紋連接如何檢查？

在實際生産中，會有一些特殊的螺紋連接，它們使用了化學防松膠。

這些特殊螺紋連接如果繼續使用再擰緊扭矩進行的檢查的，可能會出現一些問題，比如破壞了防松膠的固化效果。

這時，我們就需要引入一個新的概念：檢查扭矩。

檢查扭矩的意義在于，不是去測得量化的扭矩值，而是檢查螺紋連接松不松。

一般會使用定值扭矩扳手來完成這項操作。

檢查前，我們先需要設定一個檢查扭矩，這個檢查扭矩取決于被檢查螺紋連接的擰緊工藝。對于扭矩控制法的螺紋連接可以取其工藝扭矩的80%，對于不過屈服點的轉角法螺紋連接取其轉角阈值的120%，對于過屈服點的轉角法螺紋連接則按照直徑強度通過查表獲得其最小擰緊扭矩，最小擰緊扭矩的90%即為檢查扭矩。在實際生産裝配過程中，轉角法的檢查扭矩也可以使用擰緊設備控制限下限的90%。

• 舉例 1：裝配工藝為扭矩控制法20Nm，檢查扭矩=20Nm*0.8=16Nm；
• 舉例 2：裝配工藝為不過屈服點轉角控制法40Nm 45°，檢查扭矩=40Nm*1.2=48Nm；
• 舉例 3：裝配工藝為過屈服點轉角控制法20Nm 90°，螺栓直徑M8，強度等級，查表得知最小擰緊力矩33.5Nm，檢查扭矩=33.5*0.9=30.15Nm；
• 舉例 4：裝配工藝為過屈服點轉角控制法20Nm 90°，擰緊設備控制限下限40Nm，檢查力矩=40Nm*0.9=36Nm。

05

結果不合格怎麼辦？

在檢查的過程中難免會發生結果不合格的情況，那麼，遇到這種情況應該如何處理呢？

首先，要判斷這個缺陷是偶發還是批量，比如可以向前檢查5個點，向後檢查5個點，如果沒有相同的缺陷則為偶發，如果出現了同樣的缺陷則為批量，這時需要擴大檢查範圍，直至鎖定缺陷範圍為止。

鎖定範圍後，就要分析造成缺陷的原因了，可以通過下面的 10 個問題來逐步排查：

• 1 操作者在操作時是否按照要求的規範和順序進行擰緊？
• 2 擰緊裝配設備工具狀态是否正常？（例如設備工具出現損傷）
• 3 設備或工具的扭矩設定是不是準确的？（例如低于或高于工藝扭矩）
• 4 力矩是否正确的施加到了螺紋連接上？（例如提前松開扳機、套筒脫開打滑）
• 5 被緊固件的尺寸是否符合圖紙要求或是否有明顯的變形？
• 6 被夾緊的部件時候會回彈？（例如橡膠襯套）
• 7 如果能查看到擰緊曲線的話曲線形态是否正常？
• 8 控制限的範圍設定是否有誤？
• 9 螺紋連接是否有不允許的污染物？（例如蠟、油、PVC膠、焊渣等）
• 10 擰緊速度是否有影響？

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