转角控制(angle-controlled tightening)的分界线非常清晰:门槛扭矩 M_s 之前看扭矩,之后只看角度。 螺栓被继续拧进塑性区,扭矩曲线随之弯曲趋平——但角度还在稳定累积,所以终点判据从"劲多大"换成了"拧过多少度"。 下面这段动画把曲线逐段画给你看。
本页曲线按 WEBER《拧紧技术指南》原图形态(Rudolf, 1992)原创重绘并标注;窗口数值为示意,实际窗口由工艺按螺栓与连接特性设定。
螺纹副把旋转转化为轴向进给,螺栓头尚未受力。扭矩≈0,这一段的转角是空程,不计入测量。
被连接件贴实,扭矩沿曲线快速爬升,到达预设门槛扭矩 M_s 的瞬间记录 Start 点——角度测量从这里才正式开始。
从 Start 继续拧,控制器不再看扭矩大小,只累计转角度数。扭矩随角度近似线性增长,但它只是"过程量",不是终点判据。
材料屈服,曲线弯曲趋平;累计转角达到规定值(落在 W_UG–W_OG 窗口内)即停机。最终扭矩自然落在 M_UG–M_OG 窗口内,作为结果复核。
| 原文这句话 | 对应曲线上的什么 |
|---|---|
| 拧紧至可塑区域 | 曲线末端弯曲趋平——材料屈服后扭矩不再随角度线性增长 |
| 先拧紧至门槛扭矩(M) | M_s 水平线与曲线的交点:Start,角度测量起点 |
| 继续扭紧并监测扭紧角度 | Tightening angle:从 Start 到 Shut-off 的转角累计 |
| 达到规定转角度数即停止 | Shut-off point:角度落在 W_UG–W_OG 窗口内停机 |
| 必须考虑天气、温度波动、磨损等影响因素 | 见下:塑性区工作,安全余量比扭矩法小 |
转角控制换来的是更小的预紧力散差(约 ±10–15%,扭矩法可达 ±20–30%):在塑性区,转角直接对应螺栓伸长量,而伸长量决定预紧力——摩擦系数波动被踢出了判据。代价是螺栓被拧进屈服,安全余量变小,所以:
① 温度波动会改变材料屈服强度(低温变脆、高温变软),塑性区窗口要重新校准;② 磨损与摩擦状态变化会移动 M_s 的到达点,门槛扭矩需定期验证;③ 螺栓重复使用次数受限——屈服过的螺栓再拧,承载能力下降。这也是为什么原文写「所有计算必须提前考虑到所有影响因素」。
| 对比项 | 扭矩控制 | 转角控制 |
|---|---|---|
| 终点判据 | 达到预设扭矩即停 | 门槛扭矩后再拧规定角度 |
| 预紧力散差 | ±20–30%(受摩擦主导) | ±10–15%(判据与摩擦解耦) |
| 工作区域 | 弹性区 | 塑性区(螺栓不可无限复用) |
| 对工况的要求 | 摩擦系数稳定 | 屈服强度稳定:温度、磨损需受控 |
| 典型应用 | 一般连接、脆性件 | 缸盖、轴承座等高要求弹性/塑性连接 |
曲线形态出处:WEBER《拧紧技术指南》插图(Rudolf, 1992);本页为原创重绘与解读,非原站内容转载。整理:上海明透工业科技有限公司(maxmete.com)。