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扭矩系數和摩擦系數有何關系?

作者:貝諾緊固件人氣:發表時間:2018-05-21
 
  但同樣的磷化處理,除了牌號不同外,不同的工藝方法對扭矩系數也會帶來一定的影響。磷化表面層對汽車緊固件扭矩系數的影響,經過反復的試驗與論證,可以得到以下結論:
 
  1)在未經任何封閉的條件下,磷化溫度高,其摩擦系數低。
 
  2)磷化工藝及磷化種類對封閉后的摩擦系數影響不大,影響摩擦系
數的關鍵因素是封閉劑。
 
  3)磷化封閉后,烘干溫度高,其摩擦系數略有提高,尤其是螺紋部分的摩擦系數提高較多。封閉處理時,應該充分考慮緊固件摩擦系數的要求范圍,摩擦系數甚至可以通過封閉劑種類及黏度來較為準確地調控摩擦系數。
 
  (3)同一種潤滑劑,不同涂裝部位對安裝扭矩的影響:
 
  如今潤滑越來越被人們重視。不僅潤滑劑的種類不同、潤滑工藝的不
同會給安裝扭矩產生不同的影響,就是同一種潤滑劑,由于涂裝部位不同,扭矩系數也會帶來很大的變化。潤滑方位越是全面,扭矩系數會越小。
 
  我們公司對M36大六角螺栓,用同樣Mol ykote1000的潤滑劑,由于涂裝部位不同,產生的K系數值也不同:
 
  一組是在螺栓與螺母上涂潤滑劑,8套螺栓連接副的扭矩系數平均值0.126,標準偏差0.0058,具體見表六
 
  另一組,除了在螺栓與螺母螺紋上涂了潤滑劑,還在墊圈的平面上也涂了潤滑劑,由于潤滑狀況良好,扭矩系數明顯下降。經過測試,扭矩系數平均值在0.111,標準偏差在0.0083,具體見表七。在表七中出現一套螺栓連接副的扭矩系數為0.129的情況,經我們測試后,在試樣的檢查中發現螺栓的螺紋輕度碰傷,如果這一數值正常,那么扭矩系數在0.12以下。
 
  從上面兩組數據可以看出在墊圈的平面上涂了潤滑劑后,由于潤滑狀況良好,扭矩系數明顯下降,下降的幅度為15%左右。這也符合扭矩系數分配關系,平面摩擦系數占扭矩系數50%左右。因此,在墊圈的平面上加潤滑劑,對扭矩系數的下降非常有效,可降低安裝時的扭矩,起到事半功倍的效果。
 
  上海某高強度緊固件有限公司,經過多次試驗及測量,在墊圈平面加Molykote后,扭矩系數直線下降。一般螺紋涂潤滑劑扭矩系數在0.120~0.125之間,而增涂墊圈面后扭矩系數在0.090~0.010之間,下降25%左右,個別批次的扭矩系數最低可達到0.087,因而全面潤滑對扭矩系數下降作用很大,值得安裝使用單位深思,這一數值也符合扭矩系數的分配規律。
 
  (4)螺母的潤滑狀態比螺栓更重要:
 
  經過多次實驗,我們可得出實踐結果:螺母均勻地潤滑對扭矩系數的下降起很大的作用,比螺栓的潤滑更為重要。
 
  例如,對M20*100的大六角螺栓連接副的扭矩系數幾次測定數值狀況:
 
  在M20*100的大六角螺栓連接副的扭矩系數測定中,我們在墊圈平面螺栓螺紋處均勻地涂上Molykote1000的二硫化鉬潤滑脂,螺母內圈比較難涂,只能象征性地蜻蜓點水抹了一些,結果測出扭矩系數偏大,為0.137,具體見表八。
 
  用戶接到報告后,認為扭矩系數偏大,不符合他們企業的標準——扭矩系數≤0. 13。(湖南湘電客戶)
 
  為了達到客戶規范的要求,我們又重新拿了八組螺栓連接副,對螺栓、螺母、墊片、重新認真涂抹,尤其是螺母內螺紋做到每牙都均勻地抹上Molykote1000潤滑脂,緊固件研究所測定,扭矩系數大幅度下降,達到0.119,符合客戶企業標準,具體見表九。
 
 
  根據上面兩組數據,我們對比分析出:同一批產品,同一種潤滑劑,后面一組產品與前面不同的是在螺母螺紋孔全面涂裝,扭矩系數明顯下降,降幅比較大。說明螺母潤滑對扭矩系數下降起了很大作用。我們經過多次反復實驗,證實了螺母的潤滑比螺栓的潤滑更為重要。
 
  三、摩擦系數對螺栓副安裝產生的影響:
 
  實例說明——福建某風場螺栓安裝跟轉實例分析:
 
  在福建莆田沿海某風場,在風機緊固件連接副安裝時,有四個緊固件制造公司進行供貨:兩家公司安裝情況正常;但是另外兩家公司(其中一家是穩砜公司)的緊固件連接副,在安裝時,出現20%—25%左右的螺母在旋合時發生跟轉——即螺母在扳擰時,六角螺母與在六角螺栓頭部同一方向旋轉,形成打滑、擰不緊的現象,如圖一B,給現場施工帶來不便,影響正常安裝。
 
  跟轉產生原因與制造和安裝兩個方面都有密切的關聯。
 
  1、跟轉產生的原因:
 
  (1)摩擦力的分配關系:
 
  國家標準GB/T 16923.3——1997《螺紋緊固件擰緊試驗方法》明確敘述:安裝扭矩分為三個部分:螺栓與螺母間的扭轉摩擦,螺紋間產生的摩擦力矩要占總安裝扭矩40%左右;螺母與墊圈平面之間的平面摩擦,螺母與墊圈平面之間力矩要占總安裝扭矩50%左右。在安裝時,大部分安裝扭矩都在前兩個摩擦中損耗,直接轉化為預緊力的只占緊固扭矩的10%左右。如果螺紋間產生的扭轉摩擦力增加,數值超過了螺栓與墊圈平面之間的支承面摩擦力,那么,螺栓就會產生與螺母一起轉動的現象——習慣上稱為跟轉。
 
  (2)產生跟轉的原因:
 
  跟轉一般產生在螺紋間隙公差控制在比較小、潤滑不到位的情況。如果螺紋公差控制比較嚴格,螺栓連接副在使用中安全,不容易產生滑絲、脫扣現象。如果放大螺母中徑,配合比較松,螺紋間隙增加,螺紋間的摩擦力自然會減少,安裝時比較省力,也會消除跟轉的現象;但是,在使用中會增加脫扣的風險,重視緊固件螺紋配合質量的高強度緊固件制造公司,公差控制比較嚴格,如果碰上表面處理厚度略微增大,螺紋間的間隙減少了,很容易造成安裝出現跟轉的現象。經過分析,產生跟轉的情況有四種可能性:
 
  螺栓副螺紋配合比較緊密,配合間隙比較小;
 
  螺栓副螺紋制造比較粗糙,在旋合時摩擦阻力大;
 
  墊圈平面光滑,形成摩擦阻力小,這樣螺紋之間摩擦力相應地增加;安裝時潤滑不到位。
 
  在以上四個方面,會出現四項中幾項兼有的狀況,其中,螺紋制造公差及安裝時潤滑不到位,是產生跟轉的主要原因。而且潤滑重要性往往不被人們所重視,不僅潤滑劑的種類不同、潤滑工藝的不同,會給安裝扭矩產生不同的影響;即使是同一種潤滑劑,由于涂裝部位不同,扭矩系數也會帶來很大的變化;潤滑方位越是全面,扭矩系數會越小。
 
  (3)如果排除螺紋制造公差的問題,消除跟轉的最積極有效的途徑是增加潤滑,合理地調配潤滑,減少螺紋間的摩擦力。
 
  螺紋間潤滑增加后,螺紋摩擦力減少了,扭轉摩擦下降了,螺母與墊圈平面之間的平面摩擦相應地按比例增加,當平面摩擦 >扭轉摩擦 ,跟轉情況有效地消除了。
 
  (4)墊圈平面光滑,形成摩擦阻力小,也容易造成螺栓跟轉擰不緊的現象。
 
   山東一家公司采用墊片噴丸打毛的方法,增加端面摩擦,收到了一定的效果,在安裝時,螺栓的跟轉比例,從起初旋合時20—25%下降到5—8%(墊片噴丸打毛后),但是還是存在個別緊固件跟轉的現象,沒有徹底地解決安裝時的螺栓的跟轉問題。
 
  2、原因分析:
 
  經過現場安裝情況的仔細查看分析,發現福建莆田沿海風場跟轉的現象是由于潤滑不到位所造成的。現場安裝實行計件制,安裝工程隊為了安裝進度和經濟效益,涂潤滑油脂比較粗糙。由于在螺栓、墊片外表面涂潤滑油脂,比較容易涂抹,但是螺母內孔比較難以涂抹,只是象征性地涂抹一下,潤滑狀態沒有達到要求,使得螺紋之間的摩擦大幅度地增加,當螺紋間的摩擦超過了支承面間的摩擦,就會導致跟轉,即擰不緊的現象。
邯鄲市貝諾緊固件制造有限公司
 
  找出來原因后,我自己用刷子對六角螺栓、六角螺母墊、墊片按照技術規范進行潤滑脂涂抹,一共涂抹了十套,現場進行安裝;十套緊固件連接副全部順利完成安裝連接,沒有發生跟轉——擰不緊的現象。
 
  3、解決方案:
 
  現場完成緊固件連接副裝配后,馬上用書面文件填寫安裝潤滑的工藝文件:
 
  (1)根據我們公司提供的扭矩系數、安裝扭矩進行安裝。
 
  (2)潤滑的技術條件與方式:
 
  ①用MolyKote1000的(必須要用同一種潤滑劑)。
 
  ②墊圈與螺母接觸平面、螺栓、螺母都必須均勻地涂抹,尤其螺母螺紋間的涂抹均勻度是關鍵所在,必須認真涂抹,螺母的全部螺紋必須涂抹均勻。
 
  (3)如何預防安裝現場風吹產生的灰塵沾在緊固件上?由于灰塵粒子會增加摩擦力,必須采取一邊涂抹一邊安裝方法,或采取確實有效的防塵措施。
 
  經過現場察看、技術指導,福建莆田沿海風場編排了具體地安裝潤滑的技術工藝要求,有效地解決了緊固件連接副的跟轉情況,順利地完成了30臺風力發電機安裝、并網、發電的任務。
 
  緊固件安裝看似簡單,實際上技術含量比較高。隨著技術進步,人們對緊固件質量意識的觀念不斷提高,從原來單一制造的觀念逐步到材質—制造—熱處理—表面處理—安裝的全面產業鏈,是緊固件生產使用全方位的、缺一不可的、延伸制造、技術服務的理念。
 
  尤其重要的是,要全面地了解扭矩系數、摩擦系數、安裝扭矩等幾個方面重要的技術參數及其內在含義,尤其是扭矩系數、摩擦系數,兩者既有聯系又有區別,他們有各自不同的技術層面、不同的特點、不同的參數、不同的測試方法、不同的應用領域,但都是反映高強度緊固件安裝中具體的扭矩數值,都是為了確保高強度緊固件連接副安裝的可靠安全。
 
  因此緊固件制造企業必須提高思想理念、延伸制造領域、開拓售后技術服務,提高緊固件產品的技術含量,不斷地開拓創新,使緊固件企業立于不敗之地。


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