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旋入扭矩檢測

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發(fā)布時間：2025-08-10 21:02:18 更新時間：2025-08-09 21:02:19

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

旋入扭矩檢測：確保螺紋緊固件裝配可靠性的關鍵技術

在機械制造、汽車工業(yè)、航空航天、電子設備乃至日常生活用品中，螺紋緊固件（如螺釘、螺栓、螺母）的應用無處不在。其裝配質量直接關系到產(chǎn)品的性能、安全性和使用壽命。旋入扭矩檢測是評價和確保螺紋緊固件在裝配過程中是否達到預期性能的關鍵質量控制環(huán)節(jié)。該檢測項目主要關注的是將螺紋緊固件（如螺釘）旋入匹配的螺紋孔（如基板或螺母）時所需的扭矩值。精確測量和控制旋入扭矩對于防止螺紋副損壞（滑牙、亂扣）、確保足夠的預緊力、避免裝配過松（導致松動失效）或過緊（導致應力過大、斷裂或基材損壞）至關重要。它是評估螺紋配合順暢性、潤滑效果、材料強度以及加工精度（如螺紋公差）的直觀指標。

旋入扭矩檢測的核心項目

旋入扭矩檢測通常聚焦于幾個關鍵項目：

最大旋入扭矩(Maximum Running Torque)： 這是將緊固件完全旋入匹配螺紋過程中所記錄到的峰值扭矩。該值反映了螺紋副在旋入過程中克服摩擦阻力（主要為螺紋面間摩擦）和變形阻力的最大能力要求。
平均旋入扭矩(Average Running Torque)： 在整個有效旋合長度內(nèi)（通常排除起始和結束的干擾階段），扭矩的平均值，更能反映穩(wěn)定的摩擦狀態(tài)。
扭矩-角度曲線(Torque-Angle Curve)： 記錄旋入過程中扭矩隨旋轉角度變化的實時曲線。此曲線能揭示旋入過程的平穩(wěn)性、是否存在異常波動（如異物卡滯、螺紋損傷）以及潤滑的均勻性。
起始扭矩(Start Torque)： 螺紋副初始嚙合瞬間克服靜摩擦所需的扭矩。

關鍵檢測儀器

進行精確的旋入扭矩檢測離不開專業(yè)的儀器設備：

數(shù)字式扭矩測試儀(Digital Torque Tester)： 這是最核心的設備，配備高精度扭矩傳感器（應變片式或相位差式）。它能夠實時采集、顯示和記錄扭矩數(shù)據(jù)（峰值、平均值等）?，F(xiàn)代設備通常具備數(shù)據(jù)存儲和傳輸功能。
扭矩傳感器(Torque Sensor/Transducer)： 安裝在驅動源（如電動螺絲刀、氣動扳手或伺服電機）和被測試緊固件（或模擬夾具）之間，直接感知施加的扭矩并將其轉換為電信號。
伺服控制擰緊系統(tǒng)(Servo-Controlled Fastening System)： 提供高精度、可編程的旋轉速度和角度控制，并能實時反饋扭矩和角度信號，是實現(xiàn)精確模擬和自動化檢測的理想平臺。
角度編碼器(Rotary Encoder)： 與扭矩傳感器同步工作，精確測量旋轉角度，用于繪制扭矩-角度曲線。
固定夾具與適配頭(Auxiliary Fixtures and Drivers)： 用于可靠固定被旋入的基板（或標準測試塊）以及適配不同規(guī)格緊固件的批頭（螺絲刀頭）或套筒。
數(shù)據(jù)采集與分析軟件(Data Acquisition & Analysis Software)： 控制測試過程，采集扭矩、角度、時間等信號，進行數(shù)據(jù)處理（計算峰值、平均值、積分等）、生成曲線圖、設定合格/不合格限，并輸出報告。

主要檢測方法

旋入扭矩檢測的實施遵循標準化的流程：

動態(tài)旋入測試(Dynamic Running Test)：
- 將待測緊固件（螺釘）置于標準的測試基板（具有規(guī)定材料、硬度、螺紋規(guī)格和精度的螺紋孔）中。
- 使用扭矩測試儀或伺服擰緊系統(tǒng)，以恒定的旋轉速度將緊固件旋入到底（或指定深度/角度）。
- 儀器實時記錄并繪制整個旋入過程中的扭矩變化曲線。
- 分析并記錄最大旋入扭矩、平均旋入扭矩等關鍵參數(shù)。
靜態(tài)保持測試(Static Prevailing Torque Test - 針對鎖緊螺母等)：
- 此方法更側重于測量克服鎖緊特征（如尼龍嵌件、全金屬變形、齒形法蘭等）所需的額外扭矩。通常在鎖緊螺母旋入到規(guī)定位置后，再緩慢反向旋轉一定角度（如30度），再正向旋回原位，測量此過程中的最大扭矩。

核心檢測標準

旋入扭矩檢測的規(guī)范性和可比性依賴于國際、國家或行業(yè)標準：

ISO 16047: 《緊固件扭矩/夾緊力試驗》- 這是國際通用的核心標準，詳細規(guī)定了螺栓-螺母連接副的扭矩、軸向夾緊力和總摩擦系數(shù)的測試方法，其中包括旋入扭矩的測量。
GB/T 16823.2 / GB/T 16823.3: 《螺紋緊固件緊固通則》的第2部分（受軸向載荷的緊固件）和第3部分（扭矩控制） - 中國國家標準，內(nèi)容與ISO 16047高度相關，指導旋入扭矩的測試。
ASTM D 5644: 《使用扭矩測量法測試插入物扭矩的標準試驗方法》 - 美國材料與試驗協(xié)會標準，適用于螺紋嵌件（如鋼絲螺套）的旋入扭矩測試。
JIS B 1083: 《螺釘及螺母的扭矩試驗方法》 - 日本工業(yè)標準。
行業(yè)及企業(yè)標準: 汽車（如SAE, VW, GM, Ford等）、航空航天（如NASM, BAC等）、電子（如IPC）等行業(yè)通常有更具體的技術規(guī)范，對旋入扭矩的限值、測試條件（轉速、潤滑狀態(tài)）、測試基板要求等做出明確規(guī)定。制造商也會制定內(nèi)部的企業(yè)標準。

綜上所述，旋入扭矩檢測是一項系統(tǒng)性的精密測量工作，需要依據(jù)相關標準，利用專業(yè)的扭矩測試儀器和方法，對螺紋緊固件裝配過程中的關鍵扭矩參數(shù)進行準確評估。其結果對于保障產(chǎn)品質量、優(yōu)化裝配工藝、避免失效風險具有不可替代的重要意義。