分步驟擰緊 vs. 多步擰緊:高精度螺栓連接的核心工藝解析
在現(xiàn)代工業(yè)制造中,尤其是在汽車(chē)、航空航天和精密設(shè)備領(lǐng)域,螺栓擰緊絕非簡(jiǎn)單的“上緊”那么簡(jiǎn)單。它是一項(xiàng)關(guān)乎產(chǎn)品安全、可靠性與壽命的關(guān)鍵工藝。對(duì)于工藝要求高的螺栓連接,分步驟擰緊 和 多步擰緊 是兩種常用且至關(guān)重要的控制策略。盡管名稱(chēng)相似,但它們的核心目標(biāo)、應(yīng)用階段和解決的問(wèn)題截然不同。理解二者的區(qū)別,是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量裝配的基礎(chǔ)。

一、 核心理念:過(guò)程拆分 vs. 階段拆分
要理解兩者的區(qū)別,首先要抓住其核心理念的不同。
分步驟擰緊:側(cè)重于“過(guò)程”的拆分
分步驟擰緊是將螺栓從開(kāi)始旋入到最終擰緊的整個(gè)連續(xù)過(guò)程,根據(jù)不同的物理階段和目標(biāo),拆分成多個(gè)步驟,并為每個(gè)步驟設(shè)定不同的參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、扭矩)。它更像是一個(gè)“自動(dòng)化、精細(xì)化”的擰緊流程,旨在確保擰緊過(guò)程的順利、高效和安全。
多步擰緊:側(cè)重于“擰緊階段”的拆分
多步擰緊特指在螺栓已經(jīng)貼合后,對(duì)最終的塑性擰緊階段進(jìn)行拆分。它通常指兩步或三步擰緊法,其核心目標(biāo)不是在過(guò)程流暢性,而在于控制材料的力學(xué)行為,提升最終的扭矩精度和連接可靠性。
二、 分步驟擰緊:精細(xì)化流程,防錯(cuò)于未然
分步驟擰緊通常包含以下幾個(gè)典型階段,每個(gè)階段都肩負(fù)著特定使命和監(jiān)控能力:
反轉(zhuǎn)認(rèn)帽: 螺栓首先反向低速旋轉(zhuǎn),目的是讓套筒與螺栓頭完美對(duì)準(zhǔn),識(shí)別并避免歪釘、套筒認(rèn)帽失敗等初始缺陷。
低速認(rèn)牙: 以低速正向旋轉(zhuǎn),讓螺栓順利導(dǎo)入螺紋孔。此階段能有效識(shí)別螺紋亂扣、磕碰、螺栓過(guò)長(zhǎng)/過(guò)短等問(wèn)題,防止螺紋損傷。
高速旋入: 在確認(rèn)螺紋正常嚙合后,轉(zhuǎn)為高速旋轉(zhuǎn),快速將螺栓旋至貼合點(diǎn),大幅提高生產(chǎn)節(jié)拍。
低速擰緊: 在接近和達(dá)到貼合點(diǎn)后,轉(zhuǎn)為低速進(jìn)行最終的扭矩或角度控制。這一步能避免扭矩過(guò)沖,并通過(guò)精細(xì)的監(jiān)控識(shí)別螺紋滑牙、漏裝墊片、接觸面異物或粗糙度異常等缺陷。
分步驟擰緊的優(yōu)勢(shì)在于其“過(guò)程監(jiān)控”能力。 通過(guò)對(duì)每個(gè)階段的扭矩和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與判斷,它就像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老師傅,能在問(wèn)題發(fā)生的瞬間識(shí)別出來(lái),從而實(shí)現(xiàn)100%的在線(xiàn)質(zhì)量檢測(cè),有效防止有缺陷的螺栓流入下一工序。
三、 多步擰緊:應(yīng)力控制,追求終極精度
多步擰緊是在分步驟擰緊的“低速擰緊”階段內(nèi)部進(jìn)行的再拆分,主要用于彈性區(qū)域內(nèi)的高精度扭矩控制。
兩步擰緊法:
第一步: 擰緊至一個(gè)預(yù)設(shè)的初始扭矩(通常為目標(biāo)扭矩的50%-75%)。
停頓等待: 停止一段規(guī)定的時(shí)間(通常為數(shù)秒)。
第二步: 繼續(xù)擰緊至最終的目標(biāo)扭矩。
目的: 在停頓期間,螺栓和被連接件內(nèi)部的應(yīng)力會(huì)得到部分釋放和重新分布,松弛效應(yīng)會(huì)提前發(fā)生。這樣再進(jìn)行最終擰緊,可以顯著降低后續(xù)的扭矩衰減,提高扭矩的穩(wěn)定性和精度。
三步擰緊法(又稱(chēng)角度法或屈服點(diǎn)法的一種):
第一步: 擰緊至一個(gè)初始扭矩。
反松: 反向旋轉(zhuǎn)一個(gè)規(guī)定的角度。
第三步: 重新擰緊至最終的目標(biāo)扭矩或角度。
目的: 反松動(dòng)作能更有效地消除螺紋副和被連接件之間的間隙和摩擦不均的影響,使后續(xù)的擰緊在一個(gè)更“干凈”的力學(xué)基礎(chǔ)上開(kāi)始,從而獲得極高的一致性和精度,常用于控制螺栓的軸向預(yù)緊力。
在實(shí)際的高精度裝配中,分步驟擰緊和多步擰緊常常是結(jié)合使用的。例如,先通過(guò)分步驟擰緊的流程,安全、高效地將螺栓送至貼合點(diǎn)并完成初步擰緊;然后,在最終擰緊階段,采用兩步或多步擰緊工藝,來(lái)確保最終的夾緊力穩(wěn)定可靠。