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常用的扭矩控制方法有哪些
常用的扭矩控制方法有哪些
根據(jù)拉伸-屈服極限的關(guān)系圖，常用的扭矩控制方法有五種
（1）扭矩控制法（T）
（2）扭矩-轉(zhuǎn)角控制法（TA）
（3）屈服點(diǎn)控制法（TG）
（4）質(zhì)量保證法（QA）
（5）扭矩斜率法
擰緊螺栓至設(shè)定的扭矩后，擰緊控制機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，其優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)便，而且扭矩容易復(fù)驗(yàn)。
目前大多數(shù)非關(guān)鍵部位的螺紋聯(lián)接仍使用扭矩法。
扭矩/轉(zhuǎn)角控制法
扭矩—轉(zhuǎn)角控制法是在扭矩控制法上發(fā)展起來(lái)的，應(yīng)用這種方法，首先是把螺栓擰到一個(gè)不大的扭矩后，再?gòu)拇它c(diǎn)始，擰一個(gè)規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法。它是基于的一定轉(zhuǎn)角，使螺栓產(chǎn)生一定的軸向伸長(zhǎng)及連接件被壓縮，其結(jié)果產(chǎn)生一定的螺栓軸向預(yù)緊力的關(guān)系。應(yīng)用這種方法擰緊時(shí)，設(shè)置初始扭矩（Ts）的目的是在于把螺栓或螺母擰到緊密接觸面上，并克服開(kāi)始時(shí)的一些如表面凸凹不平等不均勻因素。而螺栓軸向預(yù)緊力主要是在后面的轉(zhuǎn)角中獲得的。從圖5中可見(jiàn)，摩擦阻力（圖中以摩擦系數(shù)表示的）的不同僅影響測(cè)量轉(zhuǎn)角的起點(diǎn)，并將其影響延續(xù)到*后。而在計(jì)算轉(zhuǎn)角之后，摩擦阻力對(duì)其的影響已不復(fù)存在，故其對(duì)螺栓軸向預(yù)緊力影響不大。因此，其精度比單純的擰矩法高。從圖5可見(jiàn)，扭矩—轉(zhuǎn)角控制法對(duì)螺栓軸向預(yù)緊力精度影響*大的是測(cè)量轉(zhuǎn)角的起點(diǎn)，即圖中TS所對(duì)應(yīng)的S1（或S2）點(diǎn)。因此，為了獲得較高的擰緊精度，應(yīng)注意對(duì)S點(diǎn)的研究。
在于：扭矩控制法通常將*大螺栓軸向預(yù)緊
力限定在螺栓彈性極限的90％處，即圖6中Y點(diǎn)處；而扭矩-轉(zhuǎn)角控制法一般以Y-M區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)，*理想的是控制在屈服點(diǎn)偏后。扭矩—轉(zhuǎn)角控制法螺栓軸向預(yù)緊力的精度是非常高的，通過(guò)圖6即可看出，同樣的轉(zhuǎn)角誤差在其朔性區(qū)的螺栓軸向預(yù)緊力誤差ΔF2比彈性區(qū)的螺栓軸向預(yù)緊力誤差ΔF1要小得多。
應(yīng)用轉(zhuǎn)角法，螺栓的負(fù)荷可以在它的彈性變形范圍內(nèi)，也可以進(jìn)入塑性變形范圍，大多數(shù)廠家用轉(zhuǎn)角法一般在塑性區(qū)。如果螺栓要進(jìn)入塑性變形范圍，一定要進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)或檢測(cè)。
優(yōu)點(diǎn)：受摩擦系數(shù)影響較小，可得到比較高的預(yù)緊力且預(yù)緊力的離散度較小。
缺點(diǎn)：需要做大量的實(shí)驗(yàn)和分析工作，而且?guī)缀鯚o(wú)法復(fù)驗(yàn)，如果用扭力扳手來(lái)復(fù)驗(yàn)的話(huà)，預(yù)緊力可能會(huì)超過(guò)原先的設(shè)定值。
屈服點(diǎn)控制法是把螺栓擰緊至屈服點(diǎn)后，停止擰緊的一種方法。它是利用材料屈服的現(xiàn)象而發(fā)展起來(lái)的一種高精度的擰緊方法。這種控制方法，是通過(guò)對(duì)擰緊的扭矩/轉(zhuǎn)角曲線斜率的連續(xù)計(jì)算和判斷來(lái)確定屈服點(diǎn)的。螺栓在擰緊的過(guò)程中，其扭矩/轉(zhuǎn)角的變化曲線見(jiàn)圖7。真正的擰緊開(kāi)始時(shí)，斜率上升很
快，之后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)短的變緩后而保持恒定（a_b區(qū)間）。過(guò)b點(diǎn)后，其斜率經(jīng)簡(jiǎn)短的緩慢下降后，又快速下降。當(dāng)率下降一定值時(shí)（一般定義，當(dāng)其斜率下到*大值的二分之一時(shí)），說(shuō)明已達(dá)到屈服點(diǎn)（即圖7中的Q點(diǎn)），立即發(fā)出停止擰緊信號(hào)。
屈服點(diǎn)法利用了材料從彈性變形區(qū)向塑性變形區(qū)過(guò)渡時(shí)的特性，但是屈服點(diǎn)法同樣要進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)或檢測(cè)，以防螺栓和螺紋損壞或斷裂。
在屈服點(diǎn)控制法中，預(yù)緊力的大小主要取決于緊固件的屈服強(qiáng)度，因此能得到較大的預(yù)緊力，預(yù)緊力的離散度也較小，而且預(yù)緊力不受摩擦系數(shù)變化的影響。
屈服點(diǎn)控制法要求對(duì)零件表面進(jìn)行嚴(yán)格的處理，任何打滑和阻滯現(xiàn)象都會(huì)使扭矩/轉(zhuǎn)角曲線偏離正常的范圍從而使控制系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤警告。此外對(duì)螺栓的要求也非常高：
緊固必須是專(zhuān)門(mén)為屈服點(diǎn)擰緊設(shè)計(jì)的
螺栓能達(dá)到塑性延伸
螺紋摩擦必須明顯小于頭部下方的摩擦
螺栓頭和螺紋的材料不允許變形
（4）質(zhì)量保證法
質(zhì)量保證法是通過(guò)測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)量來(lái)確定是否達(dá)到屈服點(diǎn)的一種控制方法，雖然每一個(gè)螺栓的屈服強(qiáng)度不一致，也會(huì)給擰緊帶來(lái)誤差，但其誤
差一般都非常小。
在螺栓伸長(zhǎng)法中所采取的測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法，一般是用超聲波測(cè)量，超聲波的回聲頻率隨螺栓的伸長(zhǎng)而加大，所以，一定的回聲頻率就代表
了一定的伸長(zhǎng)量。圖11就是螺栓伸長(zhǎng)法的原理，
由于螺栓在擰緊和擰松時(shí)，用超聲儀所測(cè)得的回聲頻率隨螺栓的擰緊（伸長(zhǎng)）和擰松（減小伸長(zhǎng)量）而發(fā)生變化的曲線并不重合，
同一螺栓軸向預(yù)緊力的上升頻率低于下降頻率。這樣，在用來(lái)測(cè)量螺栓的屈服點(diǎn)時(shí)應(yīng)予以注意。該法已在日本的生產(chǎn)中得到應(yīng)用。
扭矩斜率法是以扭矩-轉(zhuǎn)角曲線中的扭矩斜率值的變化作為指標(biāo)對(duì)初始預(yù)緊力進(jìn)行控制的一種方法。該擰緊方法通常把螺栓的屈服緊固軸力作為控制初始預(yù)緊力的目標(biāo)值。該擰緊方法一般在螺栓初始預(yù)緊力離散度要求較小并且可*大限度地利用螺栓強(qiáng)度的情況下使用。但是由于該擰緊方法對(duì)初始預(yù)緊力的控制與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法基本相同，所以，需要對(duì)螺栓的屈服點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。該擰緊方法與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法相比，螺栓的塑性即反復(fù)使用等方面出現(xiàn)的問(wèn)題較少，有一定的優(yōu)勢(shì)，但是，緊固工具比較復(fù)雜，也比較昂貴。
使用測(cè)力扳手時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題：
同時(shí)受靜態(tài)摩擦力影響
操作者使用不便(生產(chǎn)效率低、人機(jī)工程問(wèn)題)
必須定期校準(zhǔn)
測(cè)力扳手的誤差大