采用扭矩控制法擰緊螺栓的重要因素是扭矩系數的穩定,穩定的扭矩系數,施加穩定的緊固扭矩才能使螺栓可得到穩定的預緊力,并且使擰緊工作和檢查工作變得簡單容易。但影響扭矩系數穩定的因素很多,有已知的,還可能有許多是未知因素,所以即使是同批同樣條件加工出來的螺栓其扭矩系數還是有波動的。
扭矩系數的因數主要有:
螺栓、螺母和墊圈的型式尺寸和公差。
螺栓、螺母和墊圈及被連接件的硬度和剛度。
螺栓與螺母在螺紋間的摩擦。
螺母與墊圈支撐面間的摩擦。
溫度。
螺栓、螺母和墊圈的表面處理方法。
搬運中的碰撞。
螺栓、螺母和墊圈的保管及在施工時堆放的場合(灰塵,油污等)。
到底有多少種因素影響扭矩系數呢?我看到過一篇論文上說,大概有300多種,下圖大致也總結了一下,我看了看,應該算是還比較全面的:
上述這些因素主要可劃分為三類:
類:與型式、尺寸、加工精度、形為公差、硬度配合(即熱處理工藝)有關。
第二類:與表面處理有關。
第三類:與搬運、操作施工時的人為因素有關。
類因素的影響:
在高強度螺栓制作中有嚴格的規定,同批的螺栓;螺母;墊圈必須是相同材質、相同爐號、相同加工工藝、相同熱處理工藝、相同表面處理工藝等。目前我國在鋼結構用大六角高強度連接副中明確規定,同批扭矩系數平均值為0.11-0.15:;扭矩系數標準偏差值應小于或等于0.01(每批次批量3000套)。
第二類因數的影響:
如在擰緊過程中,擰緊消耗的扭矩僅占10%左右,而有90%的扭矩消耗在克服摩擦阻力上。經研究,采用涂油的方法來減少摩擦阻力證明是有明顯效果的,但對扭矩系數的減少不能定量,所以難以推廣;采用鍍鋅:對鍍鋅的條件,電鍍層厚薄的不同,也會造成扭矩系數難以定量的問題。
即要解決減少摩擦阻力又要解決扭矩系數的穩定,建議采用鍍鋅的緊固件應嚴格按批次分開,即在同等電鍍條件下的產品為一批次,不得混淆。可使同批次螺紋連接副的扭矩系數基本得到穩定。或采用磷皂化處理,鋼結構用的螺栓大多采用磷皂工藝,較好地控制住扭矩系數的波動。雖然表面處理的效果會隨時間的推延起變化,也會由于濕度和溫度的影響帶來一些問題,但總的減少摩擦阻力的效果遠遠超過其缺點,所以乃是行之有效的措施。
第三因素的影響:
第三類因素的影響是人為因素的影響,由于操作工人對高強度緊固件運輸保管和操作時對扭矩系數的可能產生變化的要求不明確。經常可以看到一些緊固件螺紋牙碰毛,碰傷的現象時有發生,施工操作時高強度螺栓、螺母亂放,使其沾有灰塵和微小顆粒狀雜質,這都將大大增加扭矩系數,造成預緊力不穩定的人為因素。
其它因素的影響:
溫度的影響
環境溫度對扭矩系數穩定有很大影響,溫度上升時有超擰的傾向;溫度下降會產生擰不足的傾向。因此在溫度變化比較大時應隨時進行擰緊試驗(扭矩系數的測定)和作適當調整。
擰緊速度影響
不論是在試驗室做試驗還是施工現場都應是均勻加力,不得沖擊施擰,因為動摩擦系數比靜摩擦系數要小,為獲得同樣的預緊力用沖擊施擰所測得的扭矩值要比均勻施擰測得的扭矩值小。同樣用扭矩扳手靜力擰緊時和用沖擊扳手連續擰緊時所測得的扭矩系數值是不同的,動力擰緊時扭矩系數值比靜力擰緊時的扭矩系數略小些。