在多數(shù)的德國(guó)高端機(jī)械設(shè)備的工廠里,對(duì)于特殊部位組裝時(shí),關(guān)于擰螺絲,是有嚴(yán)格的操作手冊(cè)指導(dǎo)完成的,施加多大的扭矩都有明確規(guī)范。
其實(shí),螺絲在擰緊后,為了防止松動(dòng),應(yīng)額外施加一個(gè)預(yù)緊力,因此松半圈后預(yù)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(dòng)載荷的情況下,長(zhǎng)期這樣持續(xù)壓力會(huì)產(chǎn)生蠕變,螺絲變成塑性變形后,其強(qiáng)度會(huì)大幅下降甚至失效。退回半圈是讓彈性形變恢復(fù)一些,同時(shí)消除預(yù)緊應(yīng)力,以后螺絲在持續(xù)壓力的變形還是在彈性形變之中,產(chǎn)生塑性應(yīng)變和失效的幾率大幅降低,使螺絲能保持持續(xù)高強(qiáng)度的壓力,而直接擰兩圈半是達(dá)不到這樣的效果。
再來講述一個(gè)細(xì)節(jié)故事:同樣品牌型號(hào)的汽車有原裝進(jìn)口和國(guó)內(nèi)組裝之分。在國(guó)內(nèi)組裝時(shí)一個(gè)細(xì)節(jié)讓管理者相當(dāng)頭疼,德國(guó)原裝時(shí),工人擰螺絲嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書的要求執(zhí)行進(jìn)三圈再退回半圈;在中國(guó)組裝工廠也同樣這樣要求,但組裝工人在最后回半圈時(shí)偷懶的比較多,但這是肉眼看不到的差異,隨著時(shí)間的推移,那個(gè)半圈的影響就顯現(xiàn)出來了。同樣的汽車型號(hào),國(guó)產(chǎn)車的某些部位明顯比進(jìn)口車故障和維修率高。
因此,擰緊螺栓對(duì)我們的帶壓開孔工作很重要。實(shí)際工作中,螺栓連接經(jīng)常是用一組螺栓,那么一組螺栓該怎么緊固呢,緊固方法我們還可以用之前的,但我們需要考慮不同螺栓之間預(yù)緊程度及預(yù)緊順序的相互影響了。
帶壓開孔工程中,一個(gè)螺栓組中當(dāng)我們先擰緊一顆螺栓時(shí),被連接件被壓縮產(chǎn)生彈性變形,當(dāng)它臨近的螺栓被擰緊后,由于被連接件彈性變形作用使最初緊固的螺栓預(yù)緊力降低,這種現(xiàn)象被稱為彈性相互作用,這種現(xiàn)象在高強(qiáng)度螺栓連接中最為顯著,實(shí)驗(yàn)表明受彈性相互作用的影響,螺栓的預(yù)緊力最大可能有35%的降低,這么大幅度的降低螺栓預(yù)緊力在很多應(yīng)用場(chǎng)合是不能接受的,為了減低彈性相互作用的影響,一般螺栓組螺栓擰緊時(shí)要按照一定的順序分多次擰緊,擰緊的方法可以按照之前的螺栓緊固方法進(jìn)行。
螺栓組緊固順序基本原則是,從剛度大的螺栓開始緊固逐步向剛度小的連接處進(jìn)行緊固,擰緊次數(shù)越多,彈性相互作用的影響越小,螺栓的預(yù)緊力越準(zhǔn)確,但是考慮到施工效率。一般分不少于2次擰緊。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上明確規(guī)定高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接副的擰緊應(yīng)分為初擰和終擰。對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)(也就是連接處螺栓比較多時(shí))應(yīng)分為初擰、復(fù)擰和終擰,初擰和復(fù)擰扭矩為終擰扭矩的50%。
擰緊順序按照剛度由高到低的順序進(jìn)行,如下是幾種典型螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)的擰緊順序:
合理的擰緊順序和多次擰緊固然可以使螺栓的預(yù)緊力更接近設(shè)計(jì)值,但只是接近,誤差相對(duì)會(huì)小很多,最理想的方法還是同一個(gè)聯(lián)接處所有螺栓同時(shí)預(yù)緊同步達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力,但是這樣的預(yù)緊工具真的太貴了,因此大部分行業(yè)都是分步預(yù)緊的,事情往往都有例外,總有一些行業(yè)或企業(yè)比較土豪,不在乎費(fèi)用,把產(chǎn)品質(zhì)量作為首要追求目標(biāo),他們就是采用價(jià)格昂貴的預(yù)緊工具來緊固螺栓。