尾门铰链螺纹连接拧紧测试

应用。尤其对于一些重要且关键的连接部位，需要做好设计和拧紧工艺开发，以确保这些关键螺纹连接部位的质量。这时可以采用破坏性拧紧测试的方法，准备螺纹连接副的材料，在试验台上做拧紧测试，使用带有扭矩、转角、时间、转速、轴向力等记录功能的工具设备将连接副拧紧至破坏。对某车型尾门铰链装配的螺纹连接进行拧紧测试。

1 拧紧测试条件

材料：尾门铰链、车身钣金、螺栓（M8*1.25*25，8.8级）;设备：带传感器式电动拧紧工具;方法：扭矩法55Nm拧紧，拧紧至屈服或者拧紧至55Nm停止，完成了4组拧紧测试。

图1 尾门铰链螺纹连接剖面图

图2 尾门铰链拧紧测试后螺栓

2 测试结果及分析

图3 拧紧曲线c

图4 拧紧曲线d

拧紧测试的失效模式：

（1）破坏性拧紧测试后尾门铰链内螺纹螺牙受伤，新螺栓不能顺畅旋合;

（2）1颗螺栓未出现变形对应未拧失效的1条曲线，3颗螺栓螺纹脱扣且在拧松时被受伤的内螺纹磨损螺杆尾部，实物图可见缺肉和变形;

（3）車身钣金无损伤。即为失效模式为螺栓螺牙脱扣并损伤内螺纹螺牙。

屈服扭矩均值为43.3Nm，设计扭矩法装配工艺可以按照螺栓利用率80%，扭矩法目标扭矩为34.64Nm;到达屈服点的转角为16Nm+（49～95）deg，设计扭矩转角法装配工艺可以按照16Nm+45deg，需注意此连接副的失效模式是螺栓脱扣，转角法装配不能过屈服点，实际应用转角法装配时需要适当降低目标。

从屈服点到螺栓脱扣导致工具停转/空转，螺栓脱扣经历的转角265～556deg，螺栓脱扣在1～2圈完成。这种失效形式不是理想的失效形式，可能存在生产过程螺栓过拧螺栓脱扣的风险。

由于超拧，螺纹组合件可能产生下列失效形式：

（1）螺杆断裂;

（2）螺杆的螺纹脱扣;

（3）螺母的螺纹脱扣;

（4）螺母和螺杆的螺纹脱扣。

螺杆的断裂是突然发生的，比较容易发现，而脱扣是逐渐发生的，很难发现并增加了因紧固件失效而造成事故的危险性。对于螺纹连接设计总希望失效形式是螺杆断裂。

3 拧紧测试结论

根据拧紧测试结果分析，设计改进建议为：

（1）夹持长度过短，仅为2层板加上螺栓平垫圈约5mm，轴向夹紧力来源于拧紧过程螺栓的弹性伸长，夹持长度不足导致螺栓没有充分的伸长，因而失效形式表现为螺栓脱扣，可能存在生产过程螺栓过拧螺栓脱扣的风险;

（2）啮合长度较小，需要适当加长，以提高螺纹连接的可靠性。

根据拧紧测试结果分析，拧紧装配工艺方案：

（1）扭矩法34Nm，避免过拧;

（2）转角法16Nm+45deg，弹性段装配。

4 结语

拧紧破坏测试可以让我们知道连接副在生产装配时的失效模式，包括螺栓断裂、螺栓螺纹脱扣、螺母螺纹脱扣、被连接件压溃断裂等情况，从而对设计进行校核检证并发现改良空间;通过获取的拧紧曲线数据，可以知道连接副的强度极限，进而设计合理的装配拧紧工艺。

参考文献：

[1]GB/T 3098.2-2000，紧固件机械性能 螺母 粗牙螺柱[S].

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