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標題: 擰入鋁件螺釘的擰緊力矩 [打印本頁]
作者: sivlerduck 時間: 2013-12-23 11:47
標題: 擰入鋁件螺釘的擰緊力矩
近期有個產品，材料為2A12，需要螺釘固定。為了保證產品質量需要規定螺釘的擰緊力矩，螺釘材料為A2-70。但是查找螺紋擰緊力矩的材料一般都是對鋼-鋼連接的規定，通過多方查資料及自己的理解不知道下面的總結是否合理。
! F+ R! L. O% W K. g# J/ c8 `2 [5 N---------------------------------------------------
7 U: |. i, O. i: N/ f* a) v; @鋁合金螺栓連接一般為鋼制螺釘擰入鋁合金中，不能采用標準上查的常用螺釘擰緊力矩。但是可以換向思維，鋼制螺釘的擰緊力矩是按照鋼螺釘-鋼螺紋配合計算得到。如果采用鋁螺釘-鋁螺母配合也可以計算出一個鋁螺釘的擰緊力矩，根據螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級。而鋁合金屈服強度約275Mpa，折合抗拉強度為275/0.8=343MPa，高一個等級約為440Mpa，故可認為連接的螺栓性能等級為4.8級。
按照4.8級螺栓擰緊力矩，查詢手冊制作出下表，其中最大擰緊力矩是按照手冊查找得到的。
| 2A12建議擰緊力矩值 | | |
| 螺紋規格 | 最小擰緊力矩 Tmin
& b0 ]+ Y; @/ b* _2 n3 f (0.715Tmax)
]' o! R- l7 V/ Y7 ^ N.m | 最大擰緊力矩
4 E! S- @- b6 t* r Tmax
% X3 F8 B. x' o4 ]5 d N.m | 最小擰緊力矩) Z! O1 O# T: H% G, x% a
Tmin: j5 D1 j1 u6 m3 i5 ~
(0.8Tmax)6 ?; N7 z6 T) d( X+ n
N.m |
| | | |
| | | 0.176 |
| | | |
| | | 0.6408 |
| | | |
| | | 3.0088 |
| | | |
| | | 12.4272 |
| | | |
" b/ b/ k% n- X7 |% d
疑問1：最小擰緊力矩規定多少合適?
( y! g. b; F( v7 s: j8 H疑問2：能否采用計算方法得到準確的鋼螺釘擰入鋁合金的擰緊力矩?
; D9 ]6 S8 ^, L, E% T% z# \
# |/ Q7 M8 ^5 @8 Y) S$ j
! _- ` D4 {: v* O9 c+ e7 B4 \
% Y* H6 F" ~7 A1 F
作者: sivlerduck 時間: 2013-12-23 11:48
先站住2樓，等后續結貼時總結。: F J4 Y" d, {, S* n7 p
作者: 茉莉素馨 時間: 2013-12-23 12:59
單就擰緊力矩來說，只取決于螺旋副的摩擦力矩和螺母與連接件之間的摩擦力矩。
- M3 W. w0 }% \( D9 ^6 }& N螺栓材料不同體現在強度上，擰緊力矩主要還是在于材料間的摩擦系數。
作者: zerowing 時間: 2013-12-23 13:07
哈哈，看看某保證載荷帝咋玩。不過大俠，俺給你校核了下，M10的A2-70螺釘在這種情況下玩個39-40的扭矩沒啥問題。
作者: icegoods 時間: 2013-12-23 17:25
最近一直也在思考同類問題。工作中鋁件銅件用得比較多，應當將鋁件作為螺母牙失效的問題作分析，鋁材強度低，材料軟失效，螺釘不容易失效。
作者: icegoods 時間: 2013-12-23 18:03
本帖最后由 icegoods 于 2013-12-23 18:05 編輯 l" a9 @6 ~' S6 y5 S6 \
. u( l, P8 S6 F
發一些資料，一起共同思考。0 e/ t8 h; w& z' \% S5 e
[attach]307235[/attach]+ L: N( y* b4 m
[attach]307236[/attach]* Z- J* ~; a( Q+ `9 }1 Z2 V
[attach]307237[/attach]8 q4 M4 p3 r$ B+ T: O1 ?. ]! m
[attach]307238[/attach]$ s! p" y. x$ `* ^2 B
[attach]307239[/attach]7 W) U$ I7 n. |
[attach]307240[/attach]
作者: stevenguo 時間: 2013-12-24 11:24
比較好的問題，期望高手來解答。
作者: zerowing 時間: 2013-12-24 12:38
簡單說兩句，希望對你有所啟發。
9 |. g* Y, x0 T6 j1。螺栓校核分兩個方面，一方面是螺栓桿強度校核，一方面是螺紋強度校核。桿強度校核，比較的就是保證載荷。螺紋強度，則要單獨計算。
$ M' C' k; I: ?. G% q8 j2。多數時候我們不校核母扣端強度，原因是母扣端多數情況下承載高于螺栓部分。校核母扣端也分兩個方面。一方面是螺紋強度校核。另一方面是母扣端壁厚部分的抗傾翻彎曲強度校核。, f6 ~% |1 M6 [, Z, a7 p
3。螺紋校核時，一般常用的辦法是認為螺紋是懸臂梁，然后校核其承載能力。簡單一點的就是直接校核螺紋根部的抗剪切能力和表面的抗擠壓能力。抗剪不夠的時候會滑絲，擠壓不夠的時候會粘扣。
7 d- W, J- z8 ~6 e2 T4。保證扭矩是考慮螺栓在其最大軸向承載時螺紋副和螺栓帽部分的摩擦和力矩。這個力矩同牙型有關，同摩擦系數有關，同帽端部分的接觸面有關。
& |" L3 ^# L' U$ U8 U2 Y+ j; R4 T5。所謂的母端等級比螺栓端等級低一個等級，考慮的是均在螺紋牙受力。這個說起來比較復雜，有興趣可以再聊。螺紋牙受力均勻程度不僅影響承載，亦影響防松。
/ m; X/ u5 f# k* i6 Q% P% ?5 @" b' }6 r" r
綜上，針對這種硬如軟的情況，實際校核中，主要針對的是母端螺紋強度和壁厚強度部分。
' p4 X( Y b8 F9 A希望對你有助。
作者: iqmzy 時間: 2013-12-24 18:52
這個必須頂一下！
作者: treeuwd 時間: 2013-12-24 21:30
標準的70%或更低！最好加個碟形墊片！
作者: 佛狼 時間: 2013-12-24 23:11
好貼
作者: 阿難和松山 時間: 2013-12-25 12:30
zerowing 發表于 2013-12-24 12:38 
9 F) A+ y2 P# O* P z) Z) s0 G
簡單說兩句，希望對你有所啟發。6 k9 n9 B/ F0 o1 [% P W" c
1。螺栓校核分兩個方面，一方面是螺栓桿強度校核，一方面是螺紋強度校核。 ...
( ?5 O& ?: f+ r$ M% d果然是專家！！！8 ~/ \' a ^, U7 G6 D
作者: yinzengguang 時間: 2013-12-25 13:31
樓主從哪里查的“螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級”貌似不對吧！！！
8 W$ m5 D7 u, J4 Z: x) `進行螺紋聯接設計時，必須保證失效方式為：螺栓斷裂（因為螺紋松動和脫扣不好把握、不易察覺）5 ^0 ]9 }. h+ D* P) ?: [+ y3 I
所以，螺母的性能等級至少和螺栓一樣。
# g1 U" h* B) {( O( d另外擰入鋁件時，螺紋孔可以適當深一些& D ~# r/ d7 |7 _6 c
大家繼續討論，可能出發點不同吧
作者: zerowing 時間: 2013-12-25 15:03
通過適量降低母扣強度，使得首牙螺紋在承載時略微屈服而使后面的螺紋增加承載載核，以此提高螺紋的承載能力。相應的，mukou
作者: sivlerduck 時間: 2013-12-25 18:55
yinzengguang 發表于 2013-12-25 13:31
3 k6 U! |7 \. s( l" G: V- B" C6 S樓主從哪里查的“螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級”貌似不對吧！！！4 ^* [# ]2 |% I0 r& F2 e
進行螺紋聯接設計時，必須保證失 ...
"螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級"我是記得在課本或者手冊上看到的，記清楚了。$ A2 o" L3 h; g# `8 p* z, X2 G
剛才又查了機械設計手冊和GB/T 3098.2-2000，的確沒有說 "螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級"，是我誤導大家了。( L/ w7 R& R+ Y3 m- L
GB/T 3098.2-2000給出了螺母和螺栓的配合如下圖：
0 A$ ~4 [$ B$ x9 x[attach]307553[/attach]
# P7 H( M+ j* \, n# b0 g- b - C# T3 \% G: ~
大家一定要搞清楚，螺紋的等級為04,05,4,5,6,8,9,10,12，沒有8.8,12.9之說！
但如果從“螺栓螺母組合件的應力高于螺栓的屈服強度或保證應力是可行的”的說法，查
保證載荷螺母的保證載荷如下圖表6(來源 GB/T3098.2-2000)和螺栓的保證載荷下圖表7(來源 GB/T3098.1-2000)：
[attach]307558[/attach]
" k) @* W' {% ?' I& ]4 C[attach]307559[/attach]
9 o+ `6 Y9 x0 C( m; }( t) `
- {5 R' p* Z" q/ E! w! _/ S% X$ S: r% a y) o! e8 V, e
對比表6，表7；相同的螺母6級的螺母的保證載荷比8及螺栓的保證載荷都高。從數值來說，也可以降低一個等級，呵呵。
不過從使用角度，按照GB GB/T 3098.2-2000的說法： 如下圖
! r* ~4 W/ \* A1 ], o8 d
[attach]307560[/attach]還是要按照表2中的要求，簡易記法為去掉螺栓等級小數點及后面的數字就是要配合的螺母的等級。即8.8級螺栓配8級螺母，10.9級螺栓配10級螺母。, a8 H5 W- Q: C
0 w& b& R+ p/ @( F( N5 |
* x, u/ y) g0 U2 O/ x$ k
GB/T3098.2-2000說的很清楚，有興趣的可以在網上下載后細讀，我就不貼附件了。
作者: andyany 時間: 2013-12-26 08:43
DOE驗證一下
作者: icegoods 時間: 2013-12-26 13:33
sivlerduck 發表于 2013-12-25 18:55
* u7 u5 ?# c& K0 w( S& E8 E- P; B"螺母的性能等級可以比螺栓低一個等級"我是記得在課本或者手冊上看到的，記清楚了。
& k+ v/ B2 w3 z) Q6 y, E, H$ ^" @剛才又查了機械設計 ...
- u4 |8 A0 N) V) Q+ ~補充個文件 GB-T3098.2-2000% @$ q- Y0 f3 n5 U% M9 O+ O
作者: 一起學習 時間: 2013-12-26 14:28
都講得在行，受教了
作者: 燕語涵 時間: 2013-12-26 15:07
收聽
作者: 小李飛刀樂呵呵 時間: 2013-12-26 15:47
電子行業有一個對應表格，但我不知道這個表格數據的來源道理。
作者: sivlerduck 時間: 2013-12-26 20:28
本帖最后由 sivlerduck 于 2013-12-26 20:30 編輯 * Y6 O* Q" n6 Z0 \- c* v
$ ?6 ~* g7 G! o0 f2 V“知行合一”在http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod ... 43912&extra=&page=3帖子的24樓和“zjnyxhlove”在27樓貼了一個關于螺母剪切和抗壓的計算，講的非常好。當時沒細看，我這兩天又重新看看，受益匪淺，用它上面的公式應該可以校核鋁螺紋，不過我看其中是不是有點錯誤，見下圖：
: a* u! ?7 D, J% u[attach]307741[/attach]
, H9 s3 T1 i: J- ]6 @4 H& ~6 ?3 N6 C[attach]307742[/attach]
' V0 R1 O8 q. \$ C不知道我理解的對不對! }! n& n5 i- i# u) R
9 A( Y& S0 |8 P( E) E
作者: 小李飛刀樂呵呵 時間: 2013-12-27 14:00
小李飛刀樂呵呵 發表于 2013-12-26 15:47 & P* w& W7 s, ~( M& p; ]8 K. W$ ]
電子行業有一個對應表格，但我不知道這個表格數據的來源道理。
作者: 東方以東 時間: 2014-1-2 18:43
不錯，支持下
作者: pengzhh 時間: 2014-1-10 15:20
zerowing 發表于 2013-12-23 13:07 * d& N" T: ?. @8 g( S. `
哈哈，看看某保證載荷帝咋玩。不過大俠，俺給你校核了下，M10的A2-70螺釘在這種情況下玩個39-40的扭矩沒啥問 ...
; S6 u, k! m! a2 h. e- Z7 G6 E大俠，能給推薦下螺紋強度計算和校核以及擰緊力矩的相關資料嗎，謝謝
% Z4 g4 x7 }% O" V( e6 a' G! J
作者: yanzhenghua 時間: 2014-1-19 13:33
問題問的很清楚了，還要什么必要條件。說白了就是因為是鋁件，對鋁該怎么校核的問題了，而手冊上又沒有現成的，所以樓主就自創了一套方法大家來討論，這個我認為理論是一方面，更多可能還要實驗數據說話、當然理論的探討是必不可少的。
作者: weigand 時間: 2014-6-1 20:27
受益匪淺啊
作者: 檳城6號 時間: 2014-6-2 13:07
先頂一下。。# b2 A& F0 H/ Z3 p7 w. Y0 O
1 {/ b1 k+ x; F# T7 H4 N
有時間在回來看看你的問題。
作者: stoplonely 時間: 2014-6-10 07:42
好文。收藏學習。
作者: pchjessica 時間: 2014-10-27 16:19
支持一個
作者: 天達國際 時間: 2015-1-16 14:47
集威望，聽大俠討論
作者: coke3315 時間: 2015-8-17 10:42
icegoods 發表于 2013-12-23 18:03 ' b2 F0 L0 \) o: e9 ?' E
發一些資料，一起共同思考。
6 p9 z0 g% y: q( P9 l; V威望傷不起啊。。。。。
# I6 f& W' F8 a! D9 j
作者: 青菜毛蟲 時間: 2016-6-15 13:42
螺紋的預緊扭矩不僅和材料本身性能有關（決定最大預緊扭矩），還和擰緊方式有關（決定最小預緊扭矩）
作者: georgemcu 時間: 2016-6-24 23:44
本帖最后由 georgemcu 于 2016-6-24 23:49 編輯
) n6 R: D" @1 i1 f4 a. u3 t- [: H7 C/ N, H8 u6 f
零俠的這個句話，我記得在哪本書上也看到過相關的論述，自己一直奉為設計原則。
9 p/ q6 R7 S5 y; y5 M7 L; J但是這原則和樓主在15樓總結的：
1 F3 _( r1 S: B- a$ p對比表6，表7；相同的螺母6級的螺母的保證載荷比8及螺栓的保證載荷都高。從數值來說，也可以降低一個等級，呵呵# J, r$ b# \) y
. h T! D& ]9 `3 p7 V, E
& A/ E& n7 m! U) Q: F! ~1 {; A( E; _- c, f2 t, u, u3 r9 t
似乎是矛盾的。
3 ?) A- @) |4 _4 `) K# H+ [5 g8 A3 j7 V7 Y9 T
雖然10.9級的螺栓，我們按手冊降一個等級選擇了10級的螺母，但是實際保證載荷還是10級的螺母大于10.9級的螺栓。% H2 [* F# ~: ^. B) [# S/ f& R" q
+ ?: C. a9 h% ~& u! N
" Z$ w1 O! i" b7 H, u+ n是不是有矛盾呢？
9 s, e, w. @" z3 z- U0 G到底如何理解？（保證載荷與強度應該是個正比的關系呀）7 I; H/ q' W$ m: Q. z3 p( B9 J
/ s$ j. ]+ M# Z W1 M- d0 G
; Q m" X/ ]5 B- f- D) ^+ @& D' c3 o d- V1 [ K1 X4 ?
作者: zerowing 時間: 2016-6-25 08:56
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好有年代的帖子了。貌似當時還在為這個吵架。呵呵。4 p" A9 ~, M* F, t
L" d) N d) S3 a
簡單說一下。螺紋連接的設計和校核分兩個大部分。即，母、桿本身的強度，以及螺紋副的強度。6 s5 [( L3 O0 a% Z2 q6 h2 K
8 ]' A3 y$ @9 T S
無論是螺母降級，還是首牙略屈服，都是基于螺紋副強度的措施，但并不代表滿足母、桿強度的要求。
. H: Z( n$ Y5 }3 ]而一般我們接觸和應用的螺栓校核和使用，就如同你說的那兩個表講的一樣，本質上是基于母、桿強度要求的。
7 d* x; x( y7 @0 U4 U9 D. m因此，本身并不矛盾，只是研究的方向不一樣而已。對于常規螺栓連接來說，粗牙螺紋，多數時以母、桿強度不足為先。當然，這其中也存在尺寸問題。我印象中M68以上的螺栓連接，多數時候是本身螺紋的強度不足，或者說因為每牙承載的嚴重不均，使得承載能力降低。
; b7 |* u* Q$ L" u! J' y) c
0 h# e$ B# |8 I: f) t/ x/ c手冊上的數據，原來發帖說過，保證載荷是一個實測數，所以使用的時候便不用過多考慮。
- [- z+ O* z7 @ ~9 ]5 w
作者: georgemcu 時間: 2016-6-25 19:58
本帖最后由 georgemcu 于 2016-6-25 20:05 編輯
9 K9 L/ B) ?2 l# {7 _4 czerowing 發表于 2016-6-25 08:56: i: |* m3 g# U8 Z0 Z
好有年代的帖子了。貌似當時還在為這個吵架。呵呵。, o- w* D0 T/ y
7 h3 h/ K# Y1 Y& V M) }
簡單說一下。螺紋連接的設計和校核分兩個大部分。 ...
. V1 m% K* z/ v. B$ W& }多謝零俠的回復與解釋！$ \+ f- H! u; l. w$ j
現在已經清楚了！
! A+ y! R+ [( k; q根據工況的情況，需要關注與在乎哪一部分 就用哪一個校核方式（螺紋或母、桿）！
4 l- m+ T' r0 Z7 x$ c2 _這個與實際的工況密切相關，就像你所說的“對于常規螺栓連接來說，粗牙螺紋，多數時以母、桿強度不足為先”。" J0 T! c8 @, w* [/ G* E
而在于一些受交邊載荷頻繁交換的工況，我們更在乎螺栓的松動（當然是要保證螺栓連接強度的前提下）。( E2 \* L5 r! {$ B# T+ Z% P+ g2 Z
經過零俠你的解釋，終于解開了自己的疑惑！+ x" x4 n# y1 ~( b$ g1 D. d F
非常感謝！- E# h7 S& D: a- A
感慨，機械 永遠有學不完的東西，繼續！
+ k0 Q* o1 q* t
作者: magicnie 時間: 2019-12-14 16:17
好紋章，學習了
作者: 平行科技 時間: 2019-12-17 14:40
根據你提出的條件以及選出的螺栓，那么你需要注意的是螺紋強度 這個螺紋強度對應板材強度和板材螺紋強度，也就是說板材的螺紋強度要能夠承受板材的強度 而螺螺栓的螺紋強度則必須等于或者低于板材螺紋強度 為什么呢 這是為了保證板材螺紋不會被拉壞。在連接件中不怕螺栓失效怕板材螺紋失效。
n& m1 w) K2 t* \鋁合金不能和鋼材形體并論。不管你如何選擇都和螺紋強度有關系。而螺紋強度決定了扭合力的大小。扭合力的大小必須保證螺紋不會被擰壞 但是又要又保持力。鋼材的螺栓螺紋強度是鋁材的很多倍。因此選用適配螺紋是個很頭疼的事情，那么就要從螺栓強度來考慮取低一級強度以確保板材螺紋不會損壞。 扭合力則保證螺栓螺紋不會被損壞。而最佳扭合力則是以板材螺紋的強度來決定的。螺紋的扭合是要給點 那么你還要考慮點和點之間的距離。一次適配合適的螺孔直徑。總的來說螺栓登記低于板材螺紋等級，如果板材不攻牙 則不在此考慮范圍。螺紋連接大部分是以多點控制面，單點很容易損壞。那么扭合力的大小可以決定為 最大為板材的螺紋強度 最小為螺栓的螺紋強度。
作者: biannian 時間: 2023-6-4 21:50
想看看資料，目前也有個擰緊鋁件的扭矩不確定
作者: okjinxh 時間: 2023-6-9 09:32
學習
作者: YIDA. 時間: 2023-10-22 07:30
作者: 時代的小奴隸 時間: 2024-4-10 15:17
1.發動機行業就是鋼螺絲擰入鋁螺紋，還能擰得防松，不知道怎么擰出防松，等待大佬解答。
; K! R x' Y. r2.鋼螺絲擰入鋁螺紋，和鋼螺絲擰入鋼螺紋，大部分力矩都被摩擦力矩抵消了，只有一小部分用于預緊力，這部分預緊力，作用在鋁螺紋和鋼螺紋的區別，我覺得就是鋼和鋁的彈性模量和強度的差別，鋁強度差點就按照鋼鋁的強度對應的比例去調整擰緊力矩。但是鋁彈性模量低，螺紋變形大，這會影響螺紋受力分布均勻。其他不知道了，等大佬解答。
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