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标题:拧入铝件螺钉的拧紧力矩
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作者:sivlerduck
时间:2013-12-23 11:47
标题:拧入铝件螺钉的拧紧力矩
近期有个产品，材料为2A12，需要螺钉固定。为了保证产品质量需要规定螺钉的拧紧力矩，螺钉材料为A2-70。但是查找螺纹拧紧力矩的材料一般都是对钢-钢连接的规定，通过多方查资料及自己的理解不知道下面的总结是否合理。
# s# A6 L* h, M; i; N---------------------------------------------------
# `3 ]" h( o- T0 L' s/ e
铝合金螺栓连接一般为钢制螺钉拧入铝合金中，不能采用标准上查的常用螺钉拧紧力矩。但是可以换向思维，钢制螺钉的拧紧力矩是按照钢螺钉-钢螺纹配合计算得到。如果采用铝螺钉-铝螺母配合也可以计算出一个铝螺钉的拧紧力矩，根据螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级。而铝合金屈服强度约275Mpa，折合抗拉强度为275/0.8=343MPa，高一个等级约为440Mpa，故可认为连接的螺栓性能等级为4.8级。
按照4.8级螺栓拧紧力矩，查询手册制作出下表，其中最大拧紧力矩是按照手册查找得到的。
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2A12
建议拧紧力矩值
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螺纹规格
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最小拧紧力矩
Tmin
6 ]) p+ m' i3 y- G(0.715Tmax)
& b/ [* n6 L2 S; t/ e; n$ L
N.m
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最大拧紧力矩
3 s+ X7 k4 v2 U/ {5 B- f, b/ e
Tmax
+ |, d8 }: H' R6 g8 X0 o* C& bN.m
|
最小拧紧力矩
0 c: y1 N7 i) Y K B! t
Tmin
& `$ K4 ^3 W. l9 ~- p# W7 ~(0.8Tmax)
" x, B) M' G* z& ?( jN.m
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0.176
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0.6408
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3.0088
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12.4272
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# F- N; v) g( H8 p6 K疑问1：最小拧紧力矩规定多少合适?
. [! ]" }! C* |! a. W7 t1 n
疑问2：能否采用计算方法得到准确的钢螺钉拧入铝合金的拧紧力矩?
: B @( }: r1 Z
! Y' I2 ]( {4 i
/ x1 V( |5 {/ S4 P" j* G1 H/ K
; M% b* C; k; T: k8 p! X1 y
作者:sivlerduck
时间:2013-12-23 11:48
先站住2楼，等后续结贴时总结。
8 R: f9 H; {- }$ _
作者:茉莉素馨
时间:2013-12-23 12:59
单就拧紧力矩来说，只取决于螺旋副的摩擦力矩和螺母与连接件之间的摩擦力矩。
! n& v3 n1 g; z
螺栓材料不同体现在强度上，拧紧力矩主要还是在于材料间的摩擦系数。
作者:zerowing
时间:2013-12-23 13:07
哈哈，看看某保证载荷帝咋玩。不过大侠，俺给你校核了下，M10的A2-70螺钉在这种情况下玩个39-40的扭矩没啥问题。
作者:icegoods
时间:2013-12-23 17:25
最近一直也在思考同类问题。工作中铝件铜件用得比较多，应当将铝件作为螺母牙失效的问题作分析，铝材强度低，材料软失效，螺钉不容易失效。
作者:icegoods
时间:2013-12-23 18:03
本帖最后由 icegoods 于 2013-12-23 18:05 编辑
, ~: ~* i; g9 c( u6 z
2 T: [! j' k/ C
发一些资料，一起共同思考。
8 ]" Z' Z4 j9 `9 Q- z[attach]307235[/attach]
, D% t" \1 C( x( K[attach]307236[/attach]
N9 \4 H. O( E0 a" w# u( |8 W* q. L[attach]307237[/attach]
$ M0 B# k" w$ w: ^, t. C# I* Q[attach]307238[/attach]
' }& R8 d: G2 n, e8 j) l[attach]307239[/attach]
' |) g! {( r9 Y. N6 C1 g[attach]307240[/attach]
作者:stevenguo
时间:2013-12-24 11:24
比较好的问题，期望高手来解答。
作者:zerowing
时间:2013-12-24 12:38
简单说两句，希望对你有所启发。
. A/ X4 z0 N% y" @9 O1 ~) Z, \2 R, I1。螺栓校核分两个方面，一方面是螺栓杆强度校核，一方面是螺纹强度校核。杆强度校核，比较的就是保证载荷。螺纹强度，则要单独计算。
- q2 h0 k6 W7 ? n2。多数时候我们不校核母扣端强度，原因是母扣端多数情况下承载高于螺栓部分。校核母扣端也分两个方面。一方面是螺纹强度校核。另一方面是母扣端壁厚部分的抗倾翻弯曲强度校核。
- L9 W# `' ]1 s9 n7 o
3。螺纹校核时，一般常用的办法是认为螺纹是悬臂梁，然后校核其承载能力。简单一点的就是直接校核螺纹根部的抗剪切能力和表面的抗挤压能力。抗剪不够的时候会滑丝，挤压不够的时候会粘扣。
) g: z: ]. o* F
4。保证扭矩是考虑螺栓在其最大轴向承载时螺纹副和螺栓帽部分的摩擦和力矩。这个力矩同牙型有关，同摩擦系数有关，同帽端部分的接触面有关。
$ m8 X% L4 [) _) Y$ d$ |
5。所谓的母端等级比螺栓端等级低一个等级，考虑的是均在螺纹牙受力。这个说起来比较复杂，有兴趣可以再聊。螺纹牙受力均匀程度不仅影响承载，亦影响防松。
0 x( h$ V7 I& }0 {( h
( W9 v$ n* w1 I3 @$ r综上，针对这种硬如软的情况，实际校核中，主要针对的是母端螺纹强度和壁厚强度部分。
, a& h$ j$ K+ n% {4 j+ G7 @/ x4 k希望对你有助。
作者:iqmzy
时间:2013-12-24 18:52
这个必须顶一下！
作者:treeuwd
时间:2013-12-24 21:30
标准的70%或更低！最好加个碟形垫片！
作者:佛狼
时间:2013-12-24 23:11
好贴
作者:阿难和松山
时间:2013-12-25 12:30
zerowing 发表于 2013-12-24 12:38
5 }, p7 ?/ c- |2 P5 U& H$ e
简单说两句，希望对你有所启发。
2 F8 S6 I H. X: \1。螺栓校核分两个方面，一方面是螺栓杆强度校核，一方面是螺纹强度校核。 ...
+ y% N+ h/ L( p果然是专家！！！
2 ?/ P, _# h7 M
作者:yinzengguang
时间:2013-12-25 13:31
楼主从哪里查的“螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级”貌似不对吧！！！
6 L( B& w# R/ H& }- C! r
进行螺纹联接设计时，必须保证失效方式为：螺栓断裂（因为螺纹松动和脱扣不好把握、不易察觉）
* n2 p* D9 C8 o7 b1 i C所以，螺母的性能等级至少和螺栓一样。
9 f; ~7 Y* l! Q& {* ] s6 v
另外拧入铝件时，螺纹孔可以适当深一些
' v u1 G4 Z4 Z! |& B
大家继续讨论，可能出发点不同吧
作者:zerowing
时间:2013-12-25 15:03
通过适量降低母扣强度，使得首牙螺纹在承载时略微屈服而使后面的螺纹增加承载载核，以此提高螺纹的承载能力。相应的，mukou
作者:sivlerduck
时间:2013-12-25 18:55
yinzengguang 发表于 2013-12-25 13:31
' L" F3 K" a* f
楼主从哪里查的“螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级”貌似不对吧！！！
4 k1 I8 ?& L4 A5 P9 q
进行螺纹联接设计时，必须保证失 ...
& j1 g6 J6 [. s
"
螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级
"
我是记得在课本或者手册上看到的，记清楚了。
) I% e: L) Y9 Y. e
刚才又查了机械设计手册和
GB/T 3098.2-2000
，的确没有说
"
螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级
"
，是我误导大家了。
9 j' ^; q2 q( S- m
GB/T 3098.2-2000
给出了螺母和螺栓的配合如下图：
+ I! i$ J4 P- ?
[attach]307553[/attach]
5 I. Y* [2 L5 D& ]) E5 \4 w+ p
8 Q% U C9 a( o B
大家一定要搞清楚，螺纹的等级为
04,05,4,5,6,8,9,10,12
，没有
8.8,12.9
之说！
但如果从“
螺栓螺母组合件的应力高于螺栓的屈服强度或保证应力是可行的”的说法，查
保证载荷螺母的保证载荷如下图表6(
来源
GB/T3098.2-2000)
和螺栓的保证载荷下图表7(
来源
GB/T3098.1-2000)
：
[attach]307558[/attach]
" m# r. ~; M. m7 k9 d* b
[attach]307559[/attach]
4 B5 I4 ]2 \ S- U1 x
J* f4 } [: d) @
$ s! [( w7 T% d2 S* [1 |- H
对比表6，表7；相同的螺母6级的螺母的保证载荷比8及螺栓的保证载荷都高。从数值来说，也可以降低一个等级，呵呵。
不过从使用角度，按照GB GB/T 3098.2-2000的说法： 如下图
" a$ X2 K$ C; k
[attach]307560[/attach]
还是要按照表
2
中的要求，简易记法为去掉螺栓等级小数点及后面的数字就是要配合的螺母的等级。即
8.8
级螺栓配
8
级螺母，
10.9
级螺栓配
10
级螺母。
2 f" L8 P* C8 r S K3 C+ N {. f
3 }. o, I* X5 _2 c1 L0 Y$ ]
& ]5 h# M$ K, R/ r
GB/T3098.2-2000说的很清楚，有兴趣的可以在网上下载后细读，我就不贴附件了。
作者:andyany
时间:2013-12-26 08:43
DOE验证一下
作者:icegoods
时间:2013-12-26 13:33
sivlerduck 发表于 2013-12-25 18:55
`3 y+ b; v6 D) A0 r1 ["螺母的性能等级可以比螺栓低一个等级"我是记得在课本或者手册上看到的，记清楚了。
; M) U) ?2 a. M" L' g/ Y S5 l
刚才又查了机械设计 ...
/ q( V8 d4 v- C$ n( E& F
补充个文件 GB-T3098.2-2000
1 i1 S, F# H1 i% v% X
作者:一起学习
时间:2013-12-26 14:28
都讲得在行，受教了
作者:燕语涵
时间:2013-12-26 15:07
收听
作者:小李飞刀乐呵呵
时间:2013-12-26 15:47
电子行业有一个对应表格，但我不知道这个表格数据的来源道理。
作者:sivlerduck
时间:2013-12-26 20:28
本帖最后由 sivlerduck 于 2013-12-26 20:30 编辑
& E0 [" b* N, [! L( r1 n
8 p! `5 [; s, [3 Z8 X ?/ d/ P, B( W7 I
“知行合一”在
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod ... 43912&extra=&page=3帖子的24楼和“zjnyxhlove”在27楼贴了一个关于螺母剪切和抗压的计算，讲的非常好。当时没细看，我这两天又重新看看，受益匪浅，用它上面的公式应该可以校核铝螺纹，不过我看其中是不是有点错误，见下图：
. }) K0 e+ C# ?. t2 _1 O[attach]307741[/attach]
) D, U' B( I! b9 }[attach]307742[/attach]
0 _- k s( U0 ~1 X
不知道我理解的对不对
0 f( ]4 f1 g% a7 Q7 q: a; w
- x- g4 n% m! @9 @8 Z
作者:小李飞刀乐呵呵
时间:2013-12-27 14:00
小李飞刀乐呵呵 发表于 2013-12-26 15:47
& F1 D9 E7 e# w8 Q
电子行业有一个对应表格，但我不知道这个表格数据的来源道理。
" x3 v0 A1 Q! j6 V- [" T }
作者:东方以东
时间:2014-1-2 18:43
不错，支持下
作者:pengzhh
时间:2014-1-10 15:20
zerowing 发表于 2013-12-23 13:07
& N# u4 n' x: B哈哈，看看某保证载荷帝咋玩。不过大侠，俺给你校核了下，M10的A2-70螺钉在这种情况下玩个39-40的扭矩没啥问 ...
: R, H. w4 {: S
大侠，能给推荐下螺纹强度计算和校核以及拧紧力矩的相关资料吗，谢谢
6 ?8 i" s8 ^1 d* \% w
作者:yanzhenghua
时间:2014-1-19 13:33
问题问的很清楚了，还要什么必要条件。说白了就是因为是铝件，对铝该怎么校核的问题了，而手册上又没有现成的，所以楼主就自创了一套方法大家来讨论，这个我认为理论是一方面，更多可能还要实验数据说话、当然理论的探讨是必不可少的。
作者:weigand
时间:2014-6-1 20:27
受益匪浅啊
作者:槟城6号
时间:2014-6-2 13:07
先顶一下。。
) Y, b/ G$ m z H: J) i3 N, V
) O! X+ t$ i! N; Y: H5 i, z Q6 A) e有时间在回来看看你的问题。
作者:stoplonely
时间:2014-6-10 07:42
好文。收藏学习。
作者:pchjessica
时间:2014-10-27 16:19
支持一个
作者:天达国际
时间:2015-1-16 14:47
集威望，听大侠讨论
作者:coke3315
时间:2015-8-17 10:42
icegoods 发表于 2013-12-23 18:03
" W; p! J a* b. |0 g) k& H发一些资料，一起共同思考。
! i+ M2 X+ m2 N2 [* C, _) b2 V
威望伤不起啊。。。。。
+ j9 V: b# N3 S+ ]6 h7 W
作者:青菜毛虫
时间:2016-6-15 13:42
螺纹的预紧扭矩不仅和材料本身性能有关（决定最大预紧扭矩），还和拧紧方式有关（决定最小预紧扭矩）
作者:georgemcu
时间:2016-6-24 23:44
本帖最后由 georgemcu 于 2016-6-24 23:49 编辑
3 J7 A6 c. @' l/ N& \8 }: A: n
% J _3 N; B2 d) n2 Y/ F
零侠的这个句话，我记得在哪本书上也看到过相关的论述，自己一直奉为设计原则。
5 Z4 M0 N7 O, t! W8 |- U% N0 Z9 k& R
但是这原则和楼主在15楼总结的：
7 j: S* ^! ^! H
对比表6，表7；相同的螺母6级的螺母的保证载荷比8及螺栓的保证载荷都高。从数值来说，也可以降低一个等级，呵呵
. ^% N# z. s9 M5 @( V: D+ K
5 N' C$ p" e6 e) k
( Z% E& q+ c; t! T
( e5 c( |* i0 n+ z似乎是矛盾的。
! J7 S4 F4 [( t# P- U
1 {* R2 W2 p% _虽然10.9级的螺栓，我们按手册降一个等级选择了10级的螺母，但是实际保证载荷还是10级的螺母大于10.9级的螺栓。
# n1 v! S, }5 {( E; V8 Q5 {
6 ]4 |7 R+ @, ]- d+ j4 _. A
' v5 X% n: Q- V& y' I* N( s9 s
是不是有矛盾呢？
- J5 a9 {4 i! D# b( X4 ` i
到底如何理解？（保证载荷与强度应该是个正比的关系呀）
( T% b4 C' D6 H0 b1 j- ?4 z
7 y$ t; x5 c% ]0 q4 A
& n- M& X( d" t5 s: {7 F
0 Z n) @+ l8 M4 d% T: {" Z
作者:zerowing
时间:2016-6-25 08:56
; c7 F1 z- Q7 k6 X' ?
好有年代的帖子了。貌似当时还在为这个吵架。呵呵。
9 @: u; N+ @3 G5 g0 e
9 j6 d" ?( S8 X0 x
简单说一下。螺纹连接的设计和校核分两个大部分。即，母、杆本身的强度，以及螺纹副的强度。
2 S0 A/ R# H6 f" F* v
# `6 z( l- H. I* c: g1 ? H
无论是螺母降级，还是首牙略屈服，都是基于螺纹副强度的措施，但并不代表满足母、杆强度的要求。
+ I9 J5 z1 I9 L$ |
而一般我们接触和应用的螺栓校核和使用，就如同你说的那两个表讲的一样，本质上是基于母、杆强度要求的。
4 D% w2 r% l6 p" R( \' `, m; Z
因此，本身并不矛盾，只是研究的方向不一样而已。对于常规螺栓连接来说，粗牙螺纹，多数时以母、杆强度不足为先。当然，这其中也存在尺寸问题。我印象中M68以上的螺栓连接，多数时候是本身螺纹的强度不足，或者说因为每牙承载的严重不均，使得承载能力降低。
3 O& B+ t- ]% {9 m( H4 [
! K& p) K) x# s/ ?; X b' B* k/ O手册上的数据，原来发帖说过，保证载荷是一个实测数，所以使用的时候便不用过多考虑。
$ f4 a6 l6 C# } y. e
作者:georgemcu
时间:2016-6-25 19:58
本帖最后由 georgemcu 于 2016-6-25 20:05 编辑
1 I; b, t2 P1 G) A3 E
zerowing 发表于 2016-6-25 08:56
5 D% @) X) P2 w; I( X; \$ s好有年代的帖子了。貌似当时还在为这个吵架。呵呵。
: e1 d2 n. H6 b4 W
0 o9 j) X5 l& t/ W s+ S简单说一下。螺纹连接的设计和校核分两个大部分。 ...
3 [9 u( L' _/ k7 z, ]0 l; |多谢零侠的回复与解释！
$ r0 L3 Z( \' H0 r' B" {+ _
现在已经清楚了！
, S, b2 j9 h) c. ^
根据工况的情况，需要关注与在乎哪一部分 就用哪一个校核方式（螺纹或母、杆）！
+ }) |5 W+ z* m& \
这个与实际的工况密切相关，就像你所说的“对于常规螺栓连接来说，粗牙螺纹，多数时以母、杆强度不足为先”。
+ F: H' Z, \# S6 K0 c9 h' ?% N而在于一些受交边载荷频繁交换的工况，我们更在乎螺栓的松动（当然是要保证螺栓连接强度的前提下）。
I% {$ _3 r3 l. K/ c$ ^7 C& z经过零侠你的解释，终于解开了自己的疑惑！
) |- o. G- X; @7 [' A; W非常感谢！
3 o; `2 T4 L% F5 O9 Y
感慨，机械 永远有学不完的东西，继续！
# P# l4 t6 @; d' ~7 j. p
作者:magicnie
时间:2019-12-14 16:17
好纹章，学习了
作者:平行科技
时间:2019-12-17 14:40
根据你提出的条件以及选出的螺栓，那么你需要注意的是螺纹强度 这个螺纹强度对应板材强度和板材螺纹强度，也就是说板材的螺纹强度要能够承受板材的强度 而螺螺栓的螺纹强度则必须等于或者低于板材螺纹强度 为什么呢 这是为了保证板材螺纹不会被拉坏。在连接件中不怕螺栓失效怕板材螺纹失效。
0 d# Y" F4 _( ?5 ^# \铝合金不能和钢材形体并论。不管你如何选择都和螺纹强度有关系。而螺纹强度决定了扭合力的大小。扭合力的大小必须保证螺纹不会被拧坏 但是又要又保持力。钢材的螺栓螺纹强度是铝材的很多倍。因此选用适配螺纹是个很头疼的事情，那么就要从螺栓强度来考虑取低一级强度以确保板材螺纹不会损坏。 扭合力则保证螺栓螺纹不会被损坏。而最佳扭合力则是以板材螺纹的强度来决定的。螺纹的扭合是要给点 那么你还要考虑点和点之间的距离。一次适配合适的螺孔直径。总的来说螺栓登记低于板材螺纹等级，如果板材不攻牙 则不在此考虑范围。螺纹连接大部分是以多点控制面，单点很容易损坏。那么扭合力的大小可以决定为 最大为板材的螺纹强度 最小为螺栓的螺纹强度。
作者:biannian
时间:2023-6-4 21:50
想看看资料，目前也有个拧紧铝件的扭矩不确定
作者:okjinxh
时间:2023-6-9 09:32
学习
作者:YIDA.
时间:2023-10-22 07:30
作者:时代的小奴隶
时间:2024-4-10 15:17
1.发动机行业就是钢螺丝拧入铝螺纹，还能拧得防松，不知道怎么拧出防松，等待大佬解答。
5 A) M' R+ H P5 _
2.钢螺丝拧入铝螺纹，和钢螺丝拧入钢螺纹，大部分力矩都被摩擦力矩抵消了，只有一小部分用于预紧力，这部分预紧力，作用在铝螺纹和钢螺纹的区别，我觉得就是钢和铝的弹性模量和强度的差别，铝强度差点就按照钢铝的强度对应的比例去调整拧紧力矩。但是铝弹性模量低，螺纹变形大，这会影响螺纹受力分布均匀。其他不知道了，等大佬解答。
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