彈性區(qū)域緊固”和“塑性區(qū)域緊固
在進(jìn)入正題講解緊固管理方法之前，首先來講一講“彈性區(qū)域緊固”和“塑性區(qū)域緊固”。
隨著擰緊螺絲，施加的軸向力（應(yīng)力）逐漸變大，在到達(dá)屈服點(diǎn)之前，螺絲會與軸向力成正比伸長，去除軸向力后，螺絲伸長的部分就會復(fù)原。這個范圍叫作彈性區(qū)域，這一范圍內(nèi)的緊固叫作“彈性區(qū)域緊固”。
而超過屈服點(diǎn)后，如果繼續(xù)擰緊螺絲施加軸向力，比例關(guān)系會消失，相對于軸向力，伸長率會發(fā)生激增。倘若達(dá)到這樣的狀態(tài)，螺絲就會產(chǎn)生永久伸長率，即使去除軸向力也不會再復(fù)原。這個范圍叫作塑性區(qū)域，這一范圍內(nèi)的緊固叫作“塑性區(qū)域緊固”。
“彈性區(qū)域緊固”的特點(diǎn)在于螺絲的軸向力偏差較大，但螺絲能重復(fù)使用，可以采用扭矩法，使用扭矩扳手進(jìn)行緊固管理，緊固作業(yè)簡單。
而“塑性區(qū)域緊固”雖然存在螺絲會產(chǎn)生永久伸長率，不能重復(fù)使用，而且緊固作業(yè)耗時(shí)較長等缺點(diǎn)，但與彈性區(qū)域緊固相比，可以進(jìn)行穩(wěn)定的軸向力管理，因此已應(yīng)用于發(fā)動機(jī)組裝等用途。
利用“彈性區(qū)域緊固”和“塑性區(qū)域緊固”的緊固管理方法
那么，下面就進(jìn)入正題，開始講解緊固管理方法。
主要的螺栓緊固管理方法包括：
①扭矩法
②扭矩斜率法
③旋轉(zhuǎn)角度法
等3種。
緊固區(qū)域分為前面介紹的“彈性區(qū)域緊固”和“塑性區(qū)域緊固”。
緊固系數(shù)表示在相同條件下緊固螺絲時(shí)軸向力的偏差度，數(shù)值越大代表偏差越大。因此，查看下表可以發(fā)現(xiàn)，正如之前所講，彈性區(qū)域緊固的偏差比較大。
| 緊固管理方法 | 緊固管理項(xiàng)目 | 緊固區(qū)域 | 緊固系數(shù)* |
|---|---|---|---|
| 扭矩法 | 緊固扭矩 | 彈性區(qū)域 | 1.4～3 |
| 旋轉(zhuǎn)角度法 | 緊固旋轉(zhuǎn)角度 | 彈性區(qū)域 | 1.5～3 |
| 塑性區(qū)域 | 1.2 | ||
| 扭矩斜率法 | 緊固扭矩相對于緊固旋轉(zhuǎn)角度的斜率 | 彈性區(qū)域極限 | 1.2 |
扭矩法
扭矩法是利用緊固扭矩與緊固軸向力在彈性區(qū)域的線性關(guān)系的緊固管理方法。在緊固作業(yè)時(shí)只管理緊固扭矩，用扭矩扳手就能實(shí)現(xiàn)，是比較簡單的緊固管理方法，已經(jīng)得到了廣泛普及。
然而，緊固扭矩并非全部作為軸向力發(fā)揮作用，會被螺紋面和座面的摩擦消耗。因此，即使以相同的扭矩進(jìn)行緊固，受表面粗糙度和潤滑狀態(tài)等因素的影響，軸向力依然會出現(xiàn)較大的偏差，需要在摩擦特性的管理上加以注意。
一般來說，使用扭矩法緊固螺絲時(shí)，發(fā)生的軸向力最好在屈服點(diǎn)的60％～70％的彈性領(lǐng)域內(nèi)。
旋轉(zhuǎn)角度法
旋轉(zhuǎn)角度法是使用角度尺（量角器）和電檢測器等工具，對螺絲頭部和螺母相對于預(yù)緊點(diǎn)的緊固旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行管理，由此來控制緊固軸向力的方法，既可用于彈性區(qū)域緊固，也可用于塑性區(qū)域緊固。
順便一提，預(yù)緊點(diǎn)是指施加的緊固扭矩能夠使螺紋和座面緊密貼合的點(diǎn)。
但進(jìn)行彈性區(qū)域緊固時(shí)，由于軸向力容易隨旋轉(zhuǎn)角度大幅波動，還是操作簡單的扭矩法更為常用。
而進(jìn)行塑性區(qū)域緊固時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)角度誤差所導(dǎo)致的軸向力變化較小，也可以利用螺栓和螺母的六角形，通過目視的方式進(jìn)行角度管理。
扭矩斜率法
扭矩斜率法利用了螺絲緊固軸向力超過屈服點(diǎn)后，伸長率相對于軸向力激增的性質(zhì)。方法是使用電傳感器等工具檢測緊固扭矩和旋轉(zhuǎn)角度，在電腦上計(jì)算出彈性區(qū)域和塑性區(qū)域的變化點(diǎn)，以彈性區(qū)域極限進(jìn)行緊固。
雖說需要的裝置在規(guī)模上遠(yuǎn)超其他方法，但造成偏差的因素只有材料的屈服點(diǎn)，與扭矩法和旋轉(zhuǎn)角度法相比，軸向力的偏差比較小。因此應(yīng)用到了汽車發(fā)動機(jī)和氣缸蓋的螺栓等對于緊固的可靠性要求較高的用途。
