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(shí)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(yù)緊力所做的功轉(zhuǎn)化的力矩(約占 10%)。因此,要獲得準(zhǔn)確的預(yù)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(dòng)。
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(dòng),因?yàn)檫@會改變摩擦半徑,從而影響扭矩 - 預(yù)緊力的關(guān)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(yīng)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(shè)備,能夠提高扭矩施加的精度。
扭矩 - 轉(zhuǎn)角控制法的優(yōu)點(diǎn)是受摩擦系數(shù)影響較小,預(yù)緊力精度高。缺點(diǎn)是操作相對復(fù)雜,需要測量轉(zhuǎn)角,對操作人員的技能要求較高;同時(shí),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(dǎo)致轉(zhuǎn)角與預(yù)緊力之間的關(guān)系不準(zhǔn)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(yù)緊力。加熱方法包括直接火焰加熱、護(hù)套加熱線圈加熱和電阻元件加熱等。這種方法預(yù)緊力精確,且螺栓不受擰緊力矩作用影響,但設(shè)備昂貴,操作復(fù)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(yù)緊力精度要求極高且其他方法難以實(shí)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(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種方法直接拉伸螺栓,避免了因螺紋摩擦等因素導(dǎo)致的預(yù)緊力不準(zhǔn)確,緊固精度高。但拉伸設(shè)備價(jià)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(jī)械設(shè)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(jìn)行螺栓擰緊操作,應(yīng)加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)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(shí),建立完善的質(zhì)量管理體系,對操作人員的工作進(jìn)行監(jiān)督和檢查,及時(shí)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(qiáng)度等級是否符合設(shè)計(jì)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(dòng)。
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(zhǔn)且在有效期內(nèi)。
確定擰緊順序:對于多個(gè)螺栓連接的情況,應(yīng)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(yīng)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(diǎn)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(shè)定的扭矩值緩慢施加扭矩,在接近設(shè)定扭矩時(shí),應(yīng)放慢擰緊速度,避免扭矩過沖。當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)定值后,停止擰緊,并保持一定的時(shí)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(yīng)密切關(guān)注扭矩和轉(zhuǎn)角的變化,確保兩者的關(guān)系符合預(yù)期。當(dāng)轉(zhuǎn)角達(dá)到設(shè)定值后,停止擰緊。
屈服點(diǎn)控制法:使用智能擰緊工具,實(shí)時(shí)監(jiān)測扭矩和轉(zhuǎn)角的變化,繪制 “扭矩 - 轉(zhuǎn)角” 曲線。當(dāng)曲線的斜率下降到設(shè)定值時(shí),立即停止擰緊。在操作過程中,應(yīng)確保擰緊工具的傳感器準(zhǔn)確可靠,數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)正常運(yùn)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(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測伸長量的變化,當(dāng)伸長量達(dá)到設(shè)定值后,停止擰緊。需要注意的是,在測量伸長量之前,應(yīng)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(jìn)行抽檢,檢查實(shí)際扭矩是否在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。抽檢比例應(yīng)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(guān)鍵連接或重要結(jié)構(gòu),抽檢比例應(yīng)適當(dāng)提高,甚至進(jìn)行 100% 全檢。如果發(fā)現(xiàn)扭矩超出公差范圍,應(yīng)分析原因并采取相應(yīng)的措施進(jìn)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(yīng)評估其對連接質(zhì)量的影響,并決定是否需要進(jìn)行修復(fù)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(dòng)墊圈的止動(dòng)舌是否已經(jīng)嵌入相應(yīng)的槽內(nèi)、螺紋鎖固劑是否已經(jīng)固化等。
ISO 898 系列標(biāo)準(zhǔn):由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定,規(guī)定了螺栓、螺母等緊固件的機(jī)械性能、尺寸公差、標(biāo)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(jī)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(yīng)不同的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度要求;ISO 898 - 2 規(guī)定了螺母的機(jī)械性能等級,螺母的強(qiáng)度等級應(yīng)與螺栓相匹配。
VDI 2230:德國工程師協(xié)會制定的關(guān)于螺紋連接計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn),提供了系統(tǒng)化的螺栓擰緊扭矩計(jì)算方法,包括扭矩設(shè)定、安全系數(shù)選擇、摩擦系數(shù)的確定等內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)意義,在機(jī)械制造、汽車工業(yè)等多個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
ASTM 標(biāo)準(zhǔn):美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)制定了一系列關(guān)于螺栓、螺母等緊固件的標(biāo)準(zhǔn),如 ASTM A307 規(guī)定了碳鋼螺栓和螺柱的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;ASTM A449 規(guī)定了淬火和回火合金鋼螺栓和螺柱的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)對螺栓的材料、制造工藝、性能要求等方面進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):除了國際和國家標(biāo)準(zhǔn)外
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn):我國也制定了一系列關(guān)于螺栓擰緊的標(biāo)準(zhǔn),如 GB/T 3098 系列標(biāo)準(zhǔn),對應(yīng) ISO 898 系列標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了螺栓、螺母等緊固件的機(jī)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(jìn)行了規(guī)范。
擰緊順序不合理:操作人員在擰緊缸蓋螺栓時(shí),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(dǎo)致缸蓋受力不均勻,局部應(yīng)力集中,在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中,隨著溫度的升高和振動(dòng)的影響,螺栓逐漸松動(dòng)。
扭矩控制不準(zhǔn)確:使用的電動(dòng)擰緊工具未定期校準(zhǔn),扭矩輸出精度超出規(guī)定范圍,部分螺栓的實(shí)際擰緊扭矩低于設(shè)計(jì)要求,無法提供足夠的預(yù)緊力,在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)容易松動(dòng)。
表面處理問題:部分螺栓的表面鍍鋅層厚度不均勻,導(dǎo)致螺紋副之間的摩擦系數(shù)波動(dòng)較大,雖然施加了相同的扭矩,但實(shí)際產(chǎn)生的預(yù)緊力差異較大,部分螺栓預(yù)緊力不足。
加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn),嚴(yán)格按照對角線順序擰緊缸蓋螺栓,并制定了詳細(xì)的操作指導(dǎo)書,明確擰緊步驟和要求。
定期對電動(dòng)擰緊工具進(jìn)行校準(zhǔn),確保其扭矩輸出精度在規(guī)定范圍內(nèi),并做好校準(zhǔn)記錄,對不合格的工具及時(shí)進(jìn)行維修或更換。
加強(qiáng)對螺栓表面處理質(zhì)量的檢驗(yàn),嚴(yán)格控制鍍鋅層厚度,確保其均勻性,減少摩擦系數(shù)的波動(dòng)。
螺栓質(zhì)量不合格:使用的螺栓強(qiáng)度等級不符合設(shè)計(jì)要求,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較低,在承受較大的預(yù)緊力和工作載荷時(shí),超過了螺栓的承載能力,導(dǎo)致斷裂。
擰緊扭矩過大:操作人員在擰緊螺栓時(shí),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(dǎo)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(qiáng)度,在受力過程中容易斷裂。
更換符合設(shè)計(jì)要求的高強(qiáng)度螺栓,并對螺栓的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn),確保其性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。
對操作人員進(jìn)行培訓(xùn),使其掌握正確的擰緊扭矩,使用經(jīng)過校準(zhǔn)的扭矩扳手進(jìn)行擰緊操作,避免過擰。
對螺栓表面進(jìn)行防腐處理,如鍍鋅、涂漆等,并定期對螺栓進(jìn)行檢查和維護(hù),及時(shí)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(qiáng)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(yīng)選擇高強(qiáng)度螺栓;在振動(dòng)環(huán)境中,應(yīng)選擇防松螺栓。
優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)合理的連接結(jié)構(gòu),使被連接件受力均勻,避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。例如,在螺栓連接部位設(shè)置加強(qiáng)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(dǎo)致的應(yīng)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(jì)算和試驗(yàn)確定合理的擰緊扭矩、轉(zhuǎn)角等參數(shù),并在設(shè)計(jì)文件中明確規(guī)定。
嚴(yán)格控制螺栓和螺母的質(zhì)量:在采購螺栓和螺母時(shí),選擇信譽(yù)良好的供應(yīng)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(bào)告等。對采購的螺栓和螺母進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn),包括外觀檢查、尺寸精度檢查、機(jī)械性能測試等,確保其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
保證表面處理質(zhì)量:嚴(yán)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(dāng)?shù)?,以穩(wěn)定摩擦系數(shù),提高預(yù)緊力的精度。
加強(qiáng)操作人員培訓(xùn):對操作人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn),使其熟悉螺栓擰緊的原理、方法、操作流程以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,掌握正確的操作技能,提高操作的準(zhǔn)確性和一致性。
規(guī)范擰緊操作:制定詳細(xì)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(yīng)嚴(yán)格按照工藝文件進(jìn)行操作,避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的擰緊質(zhì)量問題。
加強(qiáng)過程檢驗(yàn):在裝配過程中,加強(qiáng)對螺栓擰緊質(zhì)量的檢驗(yàn),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(jìn)行抽檢或全檢,及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格品,并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。
定期檢查和維護(hù):在產(chǎn)品使用過程中,定期對螺栓連接進(jìn)行檢查,觀察螺栓是否有松動(dòng)、腐蝕、變形、斷裂等現(xiàn)象。對發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)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(yīng)的防護(hù)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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