N·m
01扭力不等於夾緊力
工程上用的關係式是 T = K × F × d,其中 T 是鎖付扭力(N·m)、F 是預緊力(N)、d 是螺紋公稱直徑(m)、K 是扭力係數。
| 扭力去了哪裡 | 比例 |
|---|
| 克服螺帽座面摩擦 | 約 50% |
| 克服螺紋間摩擦 | 約 40% |
| 真正轉成夾緊力 | 約 10% |
所以摩擦條件只要一變,夾緊力就跟著大幅改變。| 表面狀態 | K 值範圍 |
|---|
| 無處理、乾燥 | 0.20 ~ 0.30 |
| 電鍍鋅 | 0.18 ~ 0.24 |
| 達克羅 | 0.10 ~ 0.16 |
| 塗二硫化鉬潤滑 | 0.10 ~ 0.15 |
| 塗一般機油 | 0.15 ~ 0.20 |
同一支螺栓,上油與不上油的夾緊力可以差到兩倍。02更準的鎖付方法
| 方法 | 夾緊力誤差 | 成本 | 適用 |
|---|
| 扭力法 | ±25 ~ 35% | 低 | 一般用途 |
| 扭力+轉角法 | ±10 ~ 15% | 中 | 引擎缸蓋、關鍵接合 |
| 降伏點控制 | ±5 ~ 10% | 高 | 高價值接合 |
| 伸長量量測 | ±5% | 高 | 大型螺栓、法蘭 |
| 液壓拉伸 | ±5% | 很高 | 風機、壓力容器 |
轉角法先鎖到一個低扭力讓接合面貼合,再轉固定角度,,跳過摩擦的不確定性。03為什麼會鬆
- 橫向振動:Junker 試驗證明,讓接合面產生橫向相對滑移,螺栓在幾百次循環內就會鬆脫,這是最主要的鬆動機制。
- 嵌入沉陷:接觸面的粗糙峰被壓平,夾緊長度變短,預緊力下降。表面愈粗、疊層愈多,沉陷愈嚴重。
- 應力鬆弛與潛變:高溫或塑膠、鋁等材料在長時間受壓下變形。
- 熱膨脹差:不同材料的膨脹係數不同,溫度循環造成預緊力變化。
04防鬆方式的實際效果
| 方式 | 原理 | 橫向振動下的效果 |
|---|
| 彈簧墊圈 | 彈性補償 | 幾乎無效,已被多數規範捨棄 |
| 星形 / 齒形墊圈 | 咬入表面 | 有限,會傷表面 |
| 尼龍螺帽 Nyloc | 增加摩擦扭矩 | 中等,不耐高溫、不可重複用 |
| 螺紋膠 Loctite | 填滿間隙後固化 | 好,依等級可拆或不可拆 |
| 楔形鎖緊墊圈 | 楔角大於螺紋導程角 | 很好,靠幾何鎖住 |
| 提高預緊力 | 維持接合面不滑移 | 最根本的做法 |
研究一致指出:防鬆的第一要務是把預緊力鎖到位,配件只是保險。05圖面上該寫什麼
- 螺栓規格與強度等級(8.8、10.9、12.9 或 A2-70)
- 鎖付扭力與容許誤差
- 表面狀態與潤滑條件(乾燥/上油/哪一種)
- 鎖付順序(多支螺栓的法蘭要對角分次上緊)
- 防鬆方式與是否可重複使用