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采用扭矩控制法擰緊螺栓的重要因素是扭矩系數(shù)的穩(wěn)定,穩(wěn)定的扭矩系數(shù),施加穩(wěn)定的緊固扭矩才能使螺栓可得到穩(wěn)定的預(yù)緊力,并且使擰緊工作和檢查工作變得簡單容易。但影響扭矩系數(shù)穩(wěn)定的因素很多,有已知的,還可能有許多是未知因素,所以即使是同批同樣條件加工出來的螺栓其扭矩系數(shù)還是有波動(dòng)的。
扭矩系數(shù)的因數(shù)主要有:
螺栓、螺母和墊圈的型式尺寸和公差。
螺栓、螺母和墊圈及被連接件的硬度和剛度。
螺栓與螺母在螺紋間的摩擦。
螺母與墊圈支撐面間的摩擦。
溫度。
螺栓、螺母和墊圈的表面處理方法。
搬運(yùn)中的碰撞。
螺栓、螺母和墊圈的保管及在施工時(shí)堆放的場合(灰塵,油污等)。
到底有多少種因素影響扭矩系數(shù)呢?我看到過一篇論文上說,大概有300多種,下圖大致也總結(jié)了一下,我看了看,應(yīng)該算是還比較全面的:
上述這些因素主要可劃分為三類:
類:與型式、尺寸、加工精度、形為公差、硬度配合(即熱處理工藝)有關(guān)。
第二類:與表面處理有關(guān)。
第三類:與搬運(yùn)、操作施工時(shí)的人為因素有關(guān)。
類因素的影響:
在高強(qiáng)度螺栓制作中有嚴(yán)格的規(guī)定,同批的螺栓;螺母;墊圈必須是相同材質(zhì)、相同爐號(hào)、相同加工工藝、相同熱處理工藝、相同表面處理工藝等。目前我國在鋼結(jié)構(gòu)用大六角高強(qiáng)度連接副中明確規(guī)定,同批扭矩系數(shù)平均值為0.11-0.15:;扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差值應(yīng)小于或等于0.01(每批次批量3000套)。
第二類因數(shù)的影響:
如在擰緊過程中,擰緊消耗的扭矩僅占10%左右,而有90%的扭矩消耗在克服摩擦阻力上。經(jīng)研究,采用涂油的方法來減少摩擦阻力證明是有明顯效果的,但對(duì)扭矩系數(shù)的減少不能定量,所以難以推廣;采用鍍鋅:對(duì)鍍鋅的條件,電鍍層厚薄的不同,也會(huì)造成扭矩系數(shù)難以定量的問題。
即要解決減少摩擦阻力又要解決扭矩系數(shù)的穩(wěn)定,建議采用鍍鋅的緊固件應(yīng)嚴(yán)格按批次分開,即在同等電鍍條件下的產(chǎn)品為一批次,不得混淆。可使同批次螺紋連接副的扭矩系數(shù)基本得到穩(wěn)定?;虿捎昧自砘幚恚摻Y(jié)構(gòu)用的螺栓大多采用磷皂工藝,較好地控制住扭矩系數(shù)的波動(dòng)。雖然表面處理的效果會(huì)隨時(shí)間的推延起變化,也會(huì)由于濕度和溫度的影響帶來一些問題,但總的減少摩擦阻力的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其缺點(diǎn),所以乃是行之有效的措施。
第三因素的影響:
第三類因素的影響是人為因素的影響,由于操作工人對(duì)高強(qiáng)度緊固件運(yùn)輸保管和操作時(shí)對(duì)扭矩系數(shù)的可能產(chǎn)生變化的要求不明確。經(jīng)??梢钥吹揭恍┚o固件螺紋牙碰毛,碰傷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,施工操作時(shí)高強(qiáng)度螺栓、螺母亂放,使其沾有灰塵和微小顆粒狀雜質(zhì),這都將大大增加扭矩系數(shù),造成預(yù)緊力不穩(wěn)定的人為因素。
其它因素的影響:
溫度的影響
環(huán)境溫度對(duì)扭矩系數(shù)穩(wěn)定有很大影響,溫度上升時(shí)有超擰的傾向;溫度下降會(huì)產(chǎn)生擰不足的傾向。因此在溫度變化比較大時(shí)應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行擰緊試驗(yàn)(扭矩系數(shù)的測定)和作適當(dāng)調(diào)整。
擰緊速度影響
不論是在試驗(yàn)室做試驗(yàn)還是施工現(xiàn)場都應(yīng)是均勻加力,不得沖擊施擰,因?yàn)閯?dòng)摩擦系數(shù)比靜摩擦系數(shù)要小,為獲得同樣的預(yù)緊力用沖擊施擰所測得的扭矩值要比均勻施擰測得的扭矩值小。同樣用扭矩扳手靜力擰緊時(shí)和用沖擊扳手連續(xù)擰緊時(shí)所測得的扭矩系數(shù)值是不同的,動(dòng)力擰緊時(shí)扭矩系數(shù)值比靜力擰緊時(shí)的扭矩系數(shù)略小些。