動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的影響因素和分析 

動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的影響因素和控制方法
在緊固件擰緊過程中是不是有碰到這樣的問題,？
不同連接副上,，動態(tài)扭矩都是30Nm，但有的連接副靜態(tài)扭矩是33Nm或更高(高于動態(tài)扭矩),，也有的連接副靜態(tài)扭矩卻只有26Nm或更低(低于動態(tài)扭矩),，這是為什么呢？
哪些因素會影響動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩呢？兩者有什么聯(lián)系和區(qū)別呢,？實際應(yīng)用過程中應(yīng)如何控制,？
今天，我們通過本篇文章給各位老鐵作答疑,。
01動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的定義

動態(tài)扭矩是在擰緊螺栓的過程中用擰緊槍傳感器測量得到的扭矩,，是螺栓克服動態(tài)摩擦所達到的扭矩,。扭矩扳手和動力工具都可以施加動態(tài)扭矩,。
下圖為某高精度槍的擰緊曲線，曲線的終點即工藝點即為動態(tài)扭矩,。

靜態(tài)扭矩是緊固件被擰緊的螺栓停止后,，再繼續(xù)沿著擰緊方向克服靜態(tài)摩擦所達到的*大扭矩為靜態(tài)扭矩。

一般使用的表盤式或數(shù)顯式扭矩扳手測量的扭矩值為靜態(tài)扭矩,。

02動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的關(guān)系

動態(tài)扭矩測量的目的是要保證擰緊過程中的扭矩是合格的,。靜態(tài)扭矩測量的目的是驗證動態(tài)過程是否發(fā)生變異，同時確保擰緊后連接件的夾緊力的可靠性,。

靜態(tài)扭矩應(yīng)該和動態(tài)扭矩一致,。但是實際上，二者關(guān)系主要受兩個方面的影響：靜態(tài)摩擦力和彈性衰減,。


1.靜態(tài)摩檫力的影響
由于存在靜態(tài)摩擦力,，在檢測的過程中需要額外的扭矩克服靜態(tài)摩擦力，讓螺栓動起來,。因此,，產(chǎn)生了靜態(tài)扭矩比動態(tài)扭矩要高的趨勢。

在某些情況下,，我們會測量到比動態(tài)扭矩更高的靜態(tài)扭矩,。這個并不意味著有更大的夾緊力，而僅僅是靜摩擦力的影響,。

2. 彈性衰減的影響

由于靜態(tài)扭矩是在擰緊之后進行測量,。連接件經(jīng)過一定的時間后，材料受力會有蠕變和嵌入發(fā)生,。產(chǎn)生扭矩衰減,。彈性衰減使靜態(tài)扭矩產(chǎn)生比動態(tài)扭矩要偏小的趨勢。

通常情況下,，硬連接上靜態(tài)扭矩一般大于動態(tài)扭矩,，如下圖所示，B點（靜態(tài)扭矩）的扭矩高于A點（動態(tài)扭矩）的扭矩,。

而軟連接上動態(tài)扭矩一般大于靜態(tài)扭矩,，如下圖所示，B點（靜態(tài)扭矩）的扭矩低于A點（動態(tài)扭矩）的扭矩。


對于緊固件的連接方式不同,，其作用于聯(lián)接副的動態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩也有所不同,。通過典型的硬連接及軟連接緊固件的動靜態(tài)扭矩的數(shù)據(jù)進行比較。
下面我們以一個實際案例看下,，軟連接和硬連接中靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩的差異,。
硬鏈接方式的動靜態(tài)扭矩測量10組數(shù)據(jù)如表1所示。通過計算得出動態(tài)均值為91.84N.m,，靜態(tài)均值為101.39N.m,。

表1 某硬連接方式扭矩測量數(shù)據(jù)

軟連接方式的動靜態(tài)扭矩測量10組數(shù)據(jù)如表2所示。通過計算得出動態(tài)均值為90.42N.m,，靜態(tài)均值為77.78N.m,。

由以上兩組對比數(shù)據(jù)可得出，對于硬連接形式的螺紋副,，靜態(tài)扭矩要大于動態(tài)扭矩,，而軟連接形式的螺紋副，靜態(tài)扭矩要小于動態(tài)扭矩,。

表2 某軟連接方式扭矩測量數(shù)據(jù)


03動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩的控制應(yīng)用

一般文件中給定的扭矩標(biāo)準(zhǔn)是動態(tài)扭矩,，而實際檢驗員用表盤式扭矩扳子檢測到的扭矩為靜態(tài)扭矩。動態(tài)扭矩與靜態(tài)扭矩一般情況下都會存在差異,。

為了更好的控制螺栓的扭力,，可以對汽車裝配件的螺栓扭矩分兩部分來進行控制，一是擰緊過程中使用動態(tài)扭矩控制,，二是裝配好的零件用靜態(tài)扭矩來監(jiān)督,。這樣能夠更準(zhǔn)確真實的反映螺栓的實際扭矩。

表3 動態(tài)扭矩測試數(shù)據(jù)
根據(jù)以上數(shù)據(jù),，計算得出30 組動態(tài)扭矩平均值為：98.33N.m,，再根據(jù)公式計算標(biāo)準(zhǔn)差（Sigma）為0.51，*后根據(jù)3 Sigma 原則計算出動態(tài)控制規(guī)格的上限,、下限及目標(biāo)值,。
表3動態(tài)扭矩數(shù)據(jù)收集表的上限值為99.86N.m，下限值為96.82N.m,。對上下限平均取整,，動態(tài)扭矩控制范圍在97N.m～100N.m。

表4 靜態(tài)扭矩測試數(shù)據(jù)
根據(jù)以上數(shù)據(jù),，計算得出30 組靜態(tài)扭矩平均值為85.42N.m,，再根據(jù)公式計算標(biāo)準(zhǔn)差（Sigma）為1.71，*后根據(jù)3 Sigma 原則計算出靜態(tài)控制規(guī)格的上限,、下限及目標(biāo)值,。

表4 靜態(tài)扭矩數(shù)據(jù)收集表扭矩的上限值為90.55N.m，下限值為0.29N.m。對上下限平均取整,，靜態(tài)扭矩控制范圍在80N.m～91N.m,。

04影響動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩關(guān)系的要素


連接件的軟硬
被連接件較軟：如鋁件

緊固件尺寸：直徑小的，螺栓長的偏軟

涂層：特殊涂層材料偏軟

是否有墊片：有些墊片偏軟

溫度影響：鋼鋁連接,，不同材料的熱膨脹系數(shù)不同

擰緊設(shè)備和擰緊方法

擰緊工具：擰緊設(shè)備的誤差

擰緊方法：一步法擰緊和多步法擰緊,，角度法擰緊和扭矩法擰緊

扭矩檢測

人員：相同扳手，不同人員測試出來數(shù)值是有差異的,，測靜態(tài)扭矩人員應(yīng)培訓(xùn)并持證上崗

檢測工具和方法：工具的差異和方法的差異會影響檢測結(jié)果