p/opvsbe

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 3:59 AM

Sat, Jan 22, 2022 4:00 AM

22

3

講個昨天看農場網才知道的知識XD
鎖螺絲、螺栓我以前頂多只知道"扭矩"，粗淺的理解就是轉動需要施加多少力，比起【感覺】可以用扭矩來判斷螺栓有沒有鎖緊。

半夜無聊一查~~然後把到期後的1G無線上網吃光~~才知道，原來鎖螺栓是門專業!

https://images.plurk.com/49PxyVFljkw3pb6zDApoeW.png

可以先看一下扭矩/角度的關係圖，增加螺栓旋轉角度並觀察扭矩變化，可以看到隨著旋轉角度扭矩並非線性增加，原因是摩擦力與型變的關係，而"屈服點"則是螺栓產生型變斷裂。基於特性觀察~擰緊螺栓的方式被區分了數種方法：
1.扭矩控制法
2.扭矩-轉角控制法（TA）又稱超彈性控制法
3.屈服點控制法（TG）
4.落座點—轉角控制法（SPA）
5.螺栓伸長法（QA）
6. 扭矩斜率法

Nomind-無心

@iori52052

說

Sat, Jan 22, 2022 4:00 AM

超認真少年有一集就提過，沒講很深就是

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:01 AM

Nomind-無心 : 這噗就當作筆記吧XD
這真的很有趣!

Nomind-無心

@iori52052

說

Sat, Jan 22, 2022 4:05 AM

用鎖汽車輪胎舉例

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:05 AM

Sat, Jan 22, 2022 4:09 AM

首先，工件的連接標準是軸力，由工程師進行計算，而"扭矩"則是螺絲鎖入所需要施加的力道，遵循的大致上是 50-40-10原則(50%螺栓頭(圓型的那個)下摩擦力、40%螺紋摩擦力、10%夾緊力)。

但螺紋的損傷、材料的雜質、螺栓頭下的接觸面都會有所影響，可能造成擦力過高而產生扭矩達標但軸力不足的狀況，被稱做假緊。

螺栓的夾緊力靠的是螺桿伸長的彈性變型，但過度伸長超過屈服強度會造成螺栓型變斷裂，也就是超過屈服點。

另外還有材料變形造成的扭矩衰減，為了降低這種狀況，會採用軟墊片的方式來克服。

cosmathane

@cwg

Sat, Jan 22, 2022 4:10 AM

有經驗最快

cosmathane

@cwg

Sat, Jan 22, 2022 4:11 AM

這些是用力學做計算

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:13 AM

1.扭矩控制法

https://images.plurk.com/j6UmTw4uN18fJcc7uoo5Q.png

這是最直觀的作法，確定好屈服點後，直接設定扭矩上限與下限，觀測扭矩達標後即可。

而缺點就是扭矩的產生因素包含摩擦力與溫度，只以扭矩為判斷對夾緊力的誤差較大。
日本住友公司透過實驗證明環境溫度每增加1℃，扭矩係數K就下降0.31%。
德國工程師協會擰緊實驗報告稱當擰緊力矩T的誤差為±0時（即無誤差施加扭矩）螺栓軸向夾緊力誤差可以達到±27.2%。

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:21 AM

Sat, Jan 22, 2022 4:25 AM

2.扭矩-轉角控制法（TA）

https://images.plurk.com/7ygEnlw3zw9LQIIHCYu4jG.png

這是基於扭矩控制法的延伸，作法是先把螺栓擰到一個不大的扭矩(即左下角的虛線，開始(開門)扭矩)，通常是擰緊力矩的40%~60%(由工程師檢驗制定)，再繼續擰到規定的角度。

原理上是先藉由扭矩觀測，把螺栓鎖緊到弭平摩擦力或者其他相關表面不平的因素，再利用經過計算的角度(旋轉度數正比於螺栓伸長量)來達成設定的夾緊力。

這麼做的方式是可以避免旋轉過程中(途中垂直的三條虛線，左邊(起始扭矩)到中間(轉角下限))因摩擦力增加的扭矩而造成誤判，可以得到更高的擰緊精度。

誤差預緊力正確度±15%，缺點是操作較複雜、標準制定較困難。

アヤ＠チョコミントよりもメイド

@Aya_Ayase

Sat, Jan 22, 2022 4:24 AM

這些是設計知識。實用上，會使用自動工具（電動或氣動）設定好指定扭力，當螺絲的阻抗達到工具提供的扭力值時就會剛好抵銷而紐不動，此時即可認定為螺絲達到需要的扭力值。（但實際上會因為慣性的關係，因此實際扭力會更大一些）

アヤ＠チョコミントよりもメイド

@Aya_Ayase

Sat, Jan 22, 2022 4:26 AM

只是我們有個天才客戶，它量測我們組裝品的扭力是用扭力計去轉鬆它。理論上，扭力計的讀數小於螺絲的阻抗時，螺絲不動。因此，當扭力計讀數達到指定數值時螺絲仍未鬆脫，代表產品合格；反之，產品不合格

アヤ＠チョコミントよりもメイド

@Aya_Ayase

Sat, Jan 22, 2022 4:27 AM

理論是對的，但你想，檢查過的部品＝螺絲都被扭鬆過＝就算是合格品也有安全疑慮不是嗎？而且，萬一操作時扭過頭紐鬆了那算誰的？螺絲既然鬆了，如何證明是真得一開始就不達標，還是品管操作失誤扭鬆了呢？

アヤ＠チョコミントよりもメイド

@Aya_Ayase

Sat, Jan 22, 2022 4:29 AM

而且說更細微的，就算螺絲不動，因為扭力計提供反向扭力因此內部的應力會產生變化，這將導致裡面的應力分佈出現改變，本來合格的東西搞不好會因為這樣變成不合格

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:33 AM

Sun, Jan 23, 2022 6:18 AM

3.屈服點控制法（TG）

https://images.plurk.com/7uW4Tlzs93jh59mSMWYCef.png

先看這張預緊力-轉角圖，S點開始是彈性區、Y點開始是塑型區、M點後斷裂，可以認為M點就是屈服點。
△A是施加的扭矩範圍。
△F1、△F2是"在同樣數值的扭矩範圍的夾緊力變化"

看到進入塑型區後，△F2是小於△F1的，而屈服點控制法就是將螺栓鎖到逼近屈服點後停止擰緊的方式。

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 4:35 AM

Sat, Jan 22, 2022 4:42 AM

https://images.plurk.com/5DSaFvNIUFvQWR3SK730zK.png

在擰緊過程中，在最一開始a點之前扭矩因為螺栓還沒密合所以扭矩增加量會隨密合持續上升，而密合開始進行彈性變型階段a-b之間，扭矩增加量會維持固定，扭矩斜率會停止增加，而過了b階段到Q屈服點之間扭矩斜率會下降。

操作方法的話是在擰緊過程中連續觀察扭矩變化，一旦扭矩斜率達到最大斜率的1/2(一般定義)即為到達屈服點就停止擰緊。

https://images.plurk.com/1FJygdFczdoCh8kgs4nea3.png

這張圖中的標示"扭矩梯度"就是扭矩斜率。

屈服點控制法的誤差預緊力正確度±8~15%。
完整利用螺栓的最大壓緊力。
缺點是操作較複雜、標準制定較困難，以及使用過的螺栓不能再次使用。

彌生Sheer

@sheer2130

Sat, Jan 22, 2022 4:39 AM

扭力扳手那集也沒講很多啦...

cosmathane

@cwg

Sat, Jan 22, 2022 4:52 AM

實際上修東西或組裝的時候，當然不會直接計算這些東西。

鏡‧月影醬子說

@TsukikageSilent

Sat, Jan 22, 2022 4:53 AM

~~講太多就沒人要看了~~

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:43 AM

4. 落座點-轉角控制法（SPA）
這個我看不太懂XD 講我的理解。
此方式是改良扭矩-轉角控制法（TA），為了要在TA和TG(屈服點控制法)間取得一個成本和性能上的中間點而使用。

先來看這張圖，這裡面是兩種彈性係數不同的材料的預緊力/角度關係圖，

https://images.plurk.com/7tRDi3jJarCjr9tqXaFU0I.jpg

TA法中，作為初始角度旋轉的扭矩Fs因為存在誤差△Fs，經過指定角度A1旋轉後，△Fs的上下限(Fs1、Fs2)在兩種材料得到的最大預緊力誤差為F1。

而不使用指定扭矩而是用落座點s為起點，即可消除掉扭矩的誤差，不同的摩擦係數下最大預緊力誤差為更小的F2。

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:43 AM

落座點s則是靠計算不同摩擦係數對應的扭矩-轉角取線圖，將曲線線性段的斜率與橫軸(轉角角度)交點即為落座點。

https://images.plurk.com/SxRR8EWPYjDycyI8XeY8n.png

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:46 AM

5.螺栓伸長法（QA）
QA法是通過測量螺栓的伸長量來確定是否達到屈服點的一種控制方法，雖然每一個螺栓的屈服強度不一致，也會給擰緊帶來誤差，但其誤差一般都非常小。
在QA法中採取的測量螺栓伸長量的方法，一般是用超音波測量，超音波的回聲頻率隨螺栓的伸長而加大，一定的回音頻率就代表了一定的伸長量。

https://images.plurk.com/5UFtUtWBVuB6bVAcQVUZBa.png

圖示是QA法的原理，由於螺栓在擰緊和擰松時，所測得的回音頻率隨螺栓的擰緊（伸長）和擰松（減小伸長量）而發生變化的曲線並不重合，同一螺栓軸向預緊力的上升頻率低於下降頻率。

https://images.plurk.com/6K0llwZPnWGJgih1T7QYVW.png

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:49 AM

6. 扭矩斜率法
屈服點控制法的前身。

扭矩斜率法是以扭矩-轉角曲線中的扭矩斜率值的變化作為指標對初始預緊力進行控制的一種方法。

該擰緊方法通常把螺栓的屈服緊固軸力作為控制初始預緊力的目標值。

該擰緊方法一般在螺栓初始預緊力離散度要求較小並且可最大限度地利用螺栓強度的情況下使用。但是由於該擰緊方法對初始預緊力的控制與塑性區的轉角法基本相同，所以，需要對螺栓的屈服點進行嚴格的控制。

該擰緊方法與塑性區的轉角法相比，螺栓的塑性即反復使用等方面出現的問題較少，有一定的優勢，但是，緊固工具比較復雜，也比較昂貴。

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:49 AM

螺栓扭矩控制技巧，新技能get！

以上~~~

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:52 AM

Nomind-無心 : 我是想買扭力板手來提高我自己作業的精度(因為最近剛好碰到鎖塑膠的需求)，原本想買扭力套筒/扭力起子，但那個價錢...乾脆買一個扭力計還比較划算(只是大又難看，但又不是天天用)。

然後去查扭力計的使用影片，看到汽修工廠用上角度儀，就讓我覺得奇怪...你都有扭力計了上角度幹嘛?

再查~哇原來要專業可以這麼專業XD

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:55 AM

cosmathane : アヤ＠チョコミントよりもメイド : 上扭力控制我知道，除了用扭矩控制以外再更細緻的"擰緊"是我驚訝的地方~~隔行如隔山，下次經過台北的各大鐵橋看到上面的螺栓我會好好觀賞他們XD
cosmathane : 彌生Sheer : 用到這種技術應該是高精密儀器像ASML或核電廠或飛機引擎吧?

一般來說上扭力板手、再了不起扭力加角度，後面的我就是第一次看到了XD

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:56 AM

啊!不過後面的一些作法，有些名詞只有簡體字資料，所以我不確定是不是行業正確的資訊XD
醬~

𝒯𝓎𝓅𝑒-𝓔𝓲𝓰𝓱𝓽

@f787f

Sat, Jan 22, 2022 6:59 AM

アヤ＠チョコミントよりもメイド : 對，還有應力問題~包含彈性型變或二次擰緊等，中國的農場文就常常提到轉緊後再放鬆一點點釋放應力的細微操作~~

精密到一定程度就不是"轉緊"就好XD