摘要：本文详细阐述了螺栓装配扭矩控制的多种方法，包括扭矩法、扭矩 - 转角法、屈服点控制法等，深入分析了各方法的原理、特点及适用场景。同时，结合汽车制造、航空航天、机械工程等领域的实际案例，探讨了扭矩控制方法在不同行业的应用情况，并对当前存在的问题进行剖析，提出相应
摘要
本文详细阐述了螺栓装配扭矩控制的多种方法，包括扭矩法、扭矩 - 转角法、屈服点控制法等，深入分析了各方法的原理、特点及适用场景。同时，结合汽车制造、航空航天、机械工程等领域的实际案例，探讨了扭矩控制方法在不同行业的应用情况，并对当前存在的问题进行剖析，提出相应的改进建议，旨在为提高螺栓装配质量和可靠性提供理论与实践参考。
关键词
螺栓装配；扭矩控制；扭矩法；扭矩 - 转角法；屈服点控制法
一、引言
螺栓连接作为一种广泛应用的机械连接方式，具有结构简单、拆卸方便、连接可靠等优点，在汽车制造、航空航天、建筑工程、机械装备等众多领域发挥着重要作用。螺栓装配扭矩的精确控制直接影响到连接的可靠性和安全性。如果扭矩过小，螺栓连接可能松动，导致部件脱落，引发严重事故；如果扭矩过大，螺栓可能发生过载断裂，同样会造成设备故障和安全隐患。因此，研究螺栓装配扭矩控制方法及其应用，对于提高产品质量、保障设备安全运行具有重要意义。
二、螺栓装配扭矩控制方法
（一）扭矩法
原理扭矩法是最常用的螺栓装配扭矩控制方法，其原理基于扭矩与预紧力之间的关系。根据库仑摩擦定律，拧紧螺栓时施加的扭矩 \(T\) 主要用于克服螺纹副间的摩擦阻力矩 \(T_1\) 和螺母与被连接件支承面间的摩擦阻力矩 \(T_2\)，同时产生预紧力 \(F\)，即 \(T = T_1 + T_2 + F \times k \times d\)（其中 \(k\) 为扭矩系数，\(d\) 为螺栓公称直径）。在实际应用中，通过扭矩扳手等工具将螺栓拧紧到规定的扭矩值，以达到所需的预紧力。
特点扭矩法操作简单，对操作人员的技术要求较低，不需要复杂的设备和特殊的技能培训。但该方法受摩擦系数影响较大，由于螺纹副和支承面的表面状态、润滑条件等因素会导致摩擦系数不稳定，从而使得预紧力的离散性较大，难以保证较高的装配精度。
适用场景适用于对预紧力精度要求不高的一般机械装配场合，如普通机械设备的零部件连接、家具装配等。
（二）扭矩 - 转角法
原理扭矩 - 转角法是先将螺栓用扭矩扳手拧到一个初始扭矩 \(T_0\)，使螺栓与被连接件紧密贴合，消除间隙，然后在此基础上，再将螺栓拧过一个规定的转角 \(\theta\)。在弹性变形范围内，螺栓的伸长量与转角成正比，通过控制转角可以间接控制螺栓的伸长量，进而精确控制预紧力。因为螺栓的弹性变形量与预紧力遵循胡克定律，所以可以实现较为精确的预紧力控制。
特点该方法能够有效减少摩擦系数对预紧力的影响，提高预紧力的一致性和装配精度。但操作相对复杂，需要精确测量转角，对操作人员的技能和设备要求较高。此外，该方法要求被连接件的刚性较好，否则在转角过程中可能会出现被连接件变形，影响预紧力的准确性。
适用场景适用于对预紧力精度要求较高的场合，如汽车发动机缸盖螺栓、连杆螺栓等关键部位的装配。
（三）屈服点控制法
原理屈服点控制法是在拧紧螺栓过程中，实时监测螺栓的伸长量或扭矩 - 转角曲线，当螺栓达到屈服点时，停止拧紧。在屈服点附近，螺栓的材料开始进入塑性变形阶段，此时预紧力达到最大值且较为稳定，通过控制螺栓达到屈服点来实现精确的预紧力控制。
特点屈服点控制法能够获得最高的预紧力精度和最大的预紧力，可充分发挥螺栓的承载能力，提高连接的可靠性。但该方法需要专门的测量设备来监测螺栓的伸长量或扭矩 - 转角曲线，对设备的精度要求极高，同时对操作人员的技术水平和经验要求也很高。此外，由于螺栓一旦达到屈服点就进入塑性变形，在拆卸后螺栓的性能会受到影响，一般需要更换新的螺栓。
适用场景适用于对连接可靠性要求极高的重要场合，如航空航天发动机关键部件的连接、大型桥梁钢结构的高强度螺栓连接等。
三、螺栓装配扭矩控制方法的应用分析
（一）在汽车制造中的应用
在汽车制造领域，螺栓装配扭矩控制至关重要。以汽车发动机装配为例，发动机缸盖螺栓的连接质量直接影响到发动机的密封性能和工作可靠性。传统的扭矩法在早期汽车发动机装配中应用广泛，但由于其预紧力精度较低，难以满足现代高性能发动机的要求。目前，扭矩 - 转角法在汽车发动机缸盖螺栓装配中得到了大量应用。通过先将螺栓拧到初始扭矩消除间隙，再精确控制转角，能够保证缸盖螺栓获得稳定且精确的预紧力，有效提高发动机的密封性能和可靠性。同时，在汽车底盘关键部件的连接中，如悬挂系统的螺栓连接，也会根据不同的部件要求，选择合适的扭矩控制方法，以确保汽车行驶的安全性和稳定性。
（二）在航空航天中的应用
航空航天领域对螺栓连接的可靠性和安全性要求极高。在飞机发动机和机身结构的装配中，屈服点控制法被广泛应用。例如，飞机发动机的高压压气机盘与轴之间的连接螺栓，采用屈服点控制法能够使螺栓达到最大且稳定的预紧力，充分发挥螺栓的承载能力，确保发动机在高温、高压、高转速等极端工况下可靠运行。在机身结构的高强度螺栓连接中，同样通过屈服点控制法来保证连接的可靠性，提高飞机的结构强度和安全性。由于航空航天产品的特殊性，对螺栓的质量和装配精度要求近乎苛刻，任何微小的误差都可能导致严重的后果，因此屈服点控制法虽然成本高、操作复杂，但在该领域具有不可替代的地位。
（三）在机械工程中的应用
在一般机械工程领域，扭矩法仍然是最常用的螺栓装配扭矩控制方法。对于普通机械设备的零部件连接，如机床的床身与立柱连接、齿轮箱的箱体连接等，由于对预紧力精度要求不是特别高，且考虑到成本和操作的便捷性，采用扭矩法能够满足装配要求。但对于一些关键部位，如大型起重机的吊臂连接螺栓、注塑机的模板连接螺栓等，为了保证设备的安全运行和工作精度，会采用扭矩 - 转角法或屈服点控制法，以提高预紧力的控制精度和连接的可靠性。
四、当前存在的问题及改进建议
（一）存在的问题
摩擦系数不稳定：无论是扭矩法、扭矩 - 转角法还是屈服点控制法，都不同程度地受到摩擦系数的影响。在实际生产中，由于螺栓和被连接件的表面处理工艺、润滑条件等因素的差异，摩擦系数难以精确控制，导致预紧力的离散性较大，影响装配质量。设备精度和可靠性不足：一些高精度的扭矩控制方法，如屈服点控制法，对测量设备的精度和可靠性要求极高。目前市场上部分设备存在精度不达标、稳定性差等问题，无法满足实际生产的需求。操作人员技能水平参差不齐：不同的扭矩控制方法对操作人员的技能要求不同。一些复杂的方法，如扭矩 - 转角法和屈服点控制法，需要操作人员具备较高的技术水平和丰富的经验。然而，在实际生产中，操作人员的技能水平参差不齐，可能导致装配质量不稳定。（二）改进建议
优化表面处理和润滑工艺：通过改进螺栓和被连接件的表面处理工艺，如采用更先进的电镀、磷化等工艺，提高表面质量的一致性；选择合适的润滑剂，并优化润滑工艺，确保润滑效果的稳定性，从而降低摩擦系数的波动，提高预紧力的控制精度。提高设备精度和可靠性：加大对高精度扭矩控制设备的研发投入，提高设备的测量精度和稳定性。同时，加强设备的日常维护和校准工作，定期对设备进行检测和维修，确保设备始终处于良好的工作状态。加强操作人员培训：制定完善的操作人员培训计划，针对不同的扭矩控制方法，开展有针对性的培训课程。通过理论讲解、实际操作演示、案例分析等多种方式，提高操作人员的技术水平和操作技能，确保装配质量的稳定性。五、结论
螺栓装配扭矩控制方法的选择和应用直接关系到螺栓连接的可靠性和安全性。扭矩法、扭矩 - 转角法和屈服点控制法各有特点和适用场景，在不同的行业和领域中发挥着重要作用。随着工业技术的不断发展，对螺栓装配质量的要求越来越高，虽然目前在螺栓装配扭矩控制方面还存在一些问题，但通过优化表面处理和润滑工艺、提高设备精度和可靠性、加强操作人员培训等措施，可以有效提高螺栓装配扭矩控制的精度和可靠性，为工业生产的安全、稳定运行提供有力保障。未来，随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，螺栓装配扭矩控制方法也将不断创新和发展，以满足更高的工业需求。
以上从多方面分析了螺栓装配扭矩控制。你若觉得内容有需要补充或调整的地方，比如增减案例，欢迎随时告诉我。
SunTorque智能扭矩系统，重新定义螺栓锁紧及扭矩控制方式！
来源：FMEA达人
