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☆ 為什么德國工人擰螺栓擰三圈回半圈？操作有問題嗎？

2022-12-13 09:12:09
—1—

你聽說過嗎，德國工人擰螺栓有一個擰三圈回半圈的說法，好多人都不知道是什么原因。

有這樣一個故事：

同樣品牌型號的汽車有原裝進口和國內組裝之分。在國內組裝時一個細節讓管理者相當頭疼，德國原裝時，工人擰螺絲嚴格按照作業指導書的要求執行進三圈再退回半圈；

在中國組裝工廠也同樣這樣要求，但組裝工人在最后回半圈時偷懶的比較多，但這是肉眼看不到的差異，隨著時間的推移，那個半圈的影響就顯現出來了。同樣的汽車型號，國產車的某些部位明顯比進口車故障和維修率高。

德國人對于工匠精神的嚴謹與執著讓國人稱贊。有些朋友會問直接擰兩圈半不就完了嘛？但是事實是這樣的嗎？

在多數的德國高端機械設備的工廠里，對于特殊部位組裝時，關于擰螺絲，是有嚴格的操作手冊指導完成的，施加多大的扭矩都有明確規范。

其實，螺絲在擰緊后，為了防止松動，應額外施加一個預緊力，因此松半圈后預緊力將消除，螺絲在擰緊后處于彈性形變中，尤其是在高溫和震動載荷的情況下，

長期這樣持續壓力會產生蠕變，螺絲變成塑性變形后，其強度會大幅下降甚至失效。退回半圈是讓彈性形變恢復一些，同時消除預緊應力，

以后螺絲在持續壓力的變形還是在彈性形變之中，產生塑性應變和失效的幾率大幅降低，使螺絲能保持持續高強度的壓力，而直接擰兩圈半是達不到這樣的效果。

—2—
擰緊過程的簡要分析

1、541規則（即50%、40%、10%）

參見圖A：通常情況下，在螺栓的擰緊過程中，實際轉化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%，其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力，40%用于克服螺紋副中的摩擦力，這就是“541”規則，主要反映夾緊力與摩擦力之間的關系。

但若施加一定的改善措施（如涂抹潤滑油）或螺紋副中存有缺陷（如雜質、磕碰等），該比例關系會受到不同影響而改變。

圖片
541規則

2、螺栓連接件的特性

圖片
螺栓連接件特性

擰緊過程的主要變量：

-扭矩T：所施加的擰緊動力矩，單位牛米（Nm）；
-夾緊力F：連接體間的實際軸向夾（壓）緊大小，單位牛（N）；
-摩擦系數U：螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數；
-轉角A：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉過的螺紋角度。

德國連接專家清晰講解螺栓計算

視頻?▼

—3—
螺栓擰緊的控制方法

1. 扭矩控制法

定義：當擰緊扭矩達到某一設定的控制扭矩時，立即停止擰緊的控制方法。

優點：控制系統簡單、直接，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質量。

缺點：控制精度不高（預緊力誤差±25%左右），也不能充分利用材料的潛力。

2. 扭矩-轉角控制法

定義：先把螺栓擰到一個不大的扭矩后，再從此點開始，擰一個規定的轉角的控制方法。

優點：螺栓軸向預緊力精度較高（±15%），可以獲得較大的軸向預緊力，且數值可集中分布在平均值附近。

缺點：控制系統較復雜，要測量扭矩和轉角兩個參數；且質檢部門也不易找出適當的方法對擰緊結果進行檢查。

3. 屈服點控制法

定義：把螺栓擰緊到屈服點后，停止擰緊的一種方法。

優點：擰緊精度非常高，預緊力誤差可以控制在±8%以內；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。

缺點：擰緊過程需要對扭矩和轉角曲線的斜率進行動態的、連續的計算和判斷，控制系統的實時性、運算速度等都有較高的要求。
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