螺纹扣件与组装件安装扭矩与疲劳性能之探讨.PDF

技術論壇 101 螺紋扣件與組裝件 安裝扭矩與疲勞性 能之探討 文 / 金屬中心 精微成形研發處處理組顧問 馬寧元 於鑑定多少扭矩具足夠扭矩及超過多少扭矩才算正常， 是扣件業者面對螺紋扣件系統之安裝與設計時所必須面對 之問題，問題看似簡易，但卻是相當複雜且難以回答，因為 許多因素須加以考慮，由於安裝扭矩之應用須考慮到扣件與 組裝件彼此之相互作用，扣件與組裝件相互作用之分析將首 先面對著扣件組裝之安裝扭矩問題。 實際上，對螺紋扣件預負載張力，安裝扭矩是很重要 的方法之一，扣件預負載張力參數於扣件組裝時設計即應 決定，於扣件製造預負載張力量測之實際方法乃安裝扭矩 (installation torque)，於螺紋扣件安裝扭矩與預負載張力間之 關係須加以建立，安裝扭矩與扣件預負載張力間之關係與許 多變數有關，而非僅為摩擦係數，其它影響扭矩-張力關係之 因素包括扣件直徑、軸環直徑及螺紋剖面，可立即決定實際 之摩擦係數誤差可達2倍，這種摩擦係數之差異性是可了解 的，因為它與許多因素相關，一些因素包括扣件與組裝件間 之材料硬度差異，使用套襯、鍍膜與表面處理之存在及於螺 紋潤滑劑或閉鎖化合物之存在，若扣件須再加以使用，組裝 時之摩擦係數與最初安裝有實際上的差異，因此為決定扣件 所須預負載張力數量所須之扭矩數量須進行扭矩-張力測試 以符合實際安裝條件。 一旦扣件組裝之扭矩-張力關係建立，合理安裝扭矩問 題將與扣件最終使用有關，扣件組裝是否於張力或壓縮負載 有關？是否剪切負載也是一影響因素？扣件負載是動態或靜 態的？於不同材料之安裝、環境因素，如溫度差異，可能造成 緊固力之波動或相對溼度可能造成氫脆？扣件組裝理想安 裝扭矩製程之建立首先須建立何者上述操作參數適用於扣 件系統，於所有這些條件下，大部分扣件破損於動態或疲勞 負載狀況下發生，本文將探討安裝扭矩與預負載效應於承受 疲勞負載對扣件系統之影響。 疲勞負載由於機械或熱震造成傳輸週期負載到扣件組 裝件，由於這些負載之振動特性，對扣件將產生配合負載效 應，此效應於組裝件鬆散時造成週期負載時發生，當扣件 預負載降低，傳輸到扣件之週期負載振幅將擴大，因此當安 裝時扣件係數扭矩不理想，當承受疲勞負載時，會很快速破 損。 為徹底了解安裝扭矩對傳輸到螺紋扣件週期負載振幅 之影響，須檢驗外力負載施加到組裝件於扣件與組裝件間產 生之相互作用。 緊固扣件可被認為是一種彈簧經施加安裝扭矩導致組 裝件壓縮而伸張，如1所示。 102 技術論壇 Fp Fp Fp △a 2 2 Cf △f 位 Fp Fp Fp 移 2 2 0 △f Fp 力 圖3 預負載力(Fp)與