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【[催眠警告] 擰緊螺栓背后的知識，你真的都了解么?】 https://www.bilibili.com/video/BV1oe4y1k7gx?share_source=copy_web&;vd_source=78d3bab1595a9ec7b3a4c2d798397327

應部分網(wǎng)友要求，釋放文案。

在B站看各種汽車類和機械類的視頻時，我經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)一些對螺栓的錯誤認知或者操作。比方說最經(jīng)典的，1.用氣動沖擊扳手，也就是風炮來擰緊螺栓。除此之外還有:2.對所有的螺栓追求使用扭矩扳手。3.將某些部位的鋁合金螺栓的應用，視作廠商對成本的考慮。4.對一次性螺栓的使用，歸咎于廠商處于賺錢的目的。5.盲目追求強度區(qū)分大的螺栓。而所有錯誤里錯得最厲害最根本的其實是這句話:6.只有用扭矩扳手上到指定的扭矩，才能把螺栓上到合適的緊固程度。

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是不是很意外，但這是事實，這個理解是錯誤的。因為評價螺栓締結(jié)程度的量根本就不是緊固力矩，而是預緊力。這三個字會在這個視頻里反復出現(xiàn)，我就是要用這個視頻，像洗腦一樣，把這三個字刻在你腦子里。

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預緊力英文是“Pre-tension Force”，日語里叫“締結(jié)力”（ていけつりょく/Teiketsuryoku），但一般我們稱之為“軸力”（じくりょく/Jikuryoku），他是螺栓的螺紋部位在旋入對手件的內(nèi)螺紋后，彈性拉伸螺栓桿部所產(chǎn)生的反力。本著萬物皆可彈簧的原則，我們其實可以用這樣一個模型來看待預緊力的產(chǎn)生。預緊力是評價螺栓是否緊固到位，是否發(fā)生松動的指標。我們可以用“預緊力發(fā)生下降”來定義描述螺栓發(fā)生松動。

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但是，如此重要的一個指標，在實際的生產(chǎn)活動中，卻很難直接進行調(diào)查和管控。因為大部分時候螺栓埋在對手件里，它的彈性變形看不見也摸不著。如果我們一定要直接測量預緊力，不是對螺栓結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，就是這種測量后的狀態(tài)不能當作商品去出售。因此，包括汽車工業(yè)在內(nèi)，大部分實際應用中，我們用管控緊固力矩的方式來間接地管控預緊力。那有網(wǎng)友要說了，廢話了那么半天，那最后不還是用扭矩扳手管控緊固力矩么?手段是這個沒錯，問題出在，緊固力矩不是唯一影響預緊力的變量，還有另一個非常非常重要的變量，那就是螺紋對之間，以及螺栓頭部承載面之間的摩擦系數(shù)。

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這里我想問各位網(wǎng)友一個問題，你們覺得這個摩擦系數(shù)是越大，螺栓不容易松動，還是越小，不容易松動?我相信你們的直覺肯定是，那當然是摩擦系數(shù)越大，這些面上的摩擦力就越大，螺栓更容易自鎖，不容易松動，對不對?但你們肯定也會覺得，如果這個問題要是那么簡單，我肯定沒有必要單獨拎出來問你們。沒錯，如果緊固前后的摩擦系數(shù)不會變化，那么實際上摩擦系數(shù)越小，螺栓更不容易松動。

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為什么呢?因為，雖然螺栓發(fā)生松動的原因及方式可以分為很多種，但是大部分時候，我們可以簡單粗暴地認為，在參與締結(jié)的所有零件都不發(fā)生失效(崩塌，斷裂)的情況下，預緊力越大，這個締結(jié)就越不容易松動，越可靠。而從預緊力的計算公式中可以看出，上述摩擦系數(shù)都在分式的下方作分母。那顯然摩擦系數(shù)越大，預緊力就會越小。

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如果你依舊覺得這個說法很違反你的直覺，那我打個不恰當?shù)谋确?，你可能就會懂了。某年某月某日，科學家發(fā)現(xiàn)富士山要發(fā)生萬年一遇的大噴發(fā)，屆時噴涌出的巖漿可能會毀滅大半個本州島，導致日本這個國家消失。于是小日子過得不錯的人們想出了一個辦法，就是造一個巨型機甲，把一個大圓石塊推到富士山頂，堵住噴口。顯然，在機甲可以做的功有限的情況下，滾動石頭上山時遇到的摩擦阻力越小，那能推到山頂?shù)氖瘔K就越大，抵擋噴發(fā)的能力就越強。說白了就是在有限的能量下，在摩擦力上損失的功越少，就可以轉(zhuǎn)化更多的能量到石塊的重力勢能。如果我們把緊固螺栓看作是通過轉(zhuǎn)動扳手做功，把能量轉(zhuǎn)化成螺栓的張力勢能，那么浪費在摩擦力上的功越少，獲得的張力勢能就越大，因此抵御外力松動螺栓的能力就越強。講人話，摩擦阻力抵消了一部分你對扳手的作用力，導致有效輸出降低了。

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在我的實際工作經(jīng)驗中，當我們供應商向主機廠提供的產(chǎn)品中，參與締結(jié)的部件（螺栓或者對手件的締結(jié)面）發(fā)生制程變化時，我們的客戶都會關(guān)注摩擦系數(shù)的變化，要求我們通過試驗證明，變化前后的預緊力是否發(fā)生下降，導致松動風險的提高。本田如此，馬自達如此，尼桑亦如此。這說明，預緊力的重要性至少在日本的車企里，那是一個基礎認知中的基礎。

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不過這種重視態(tài)度也不是來的無緣無故的。2002年1月10日，在神奈川県橫浜市瀬谷區(qū)發(fā)生了一起，大型卡車左前輪脫落，飛奔50米的輪胎砸中外出步行的母子三人，造成29歲的母親當場死亡的事故。這期事故牽扯到了對三菱扶?？蛙嚨牡诙握倩仉[瞞調(diào)查。一系列的召回隱瞞事件對三菱自動車的品牌形象產(chǎn)生及其負面的影響。在我和日本同事(老板)的交談中得知，日本人眼里，三菱自動車這個品牌的衰敗就是源于這一系列的召回隱瞞事件。而回到事故的原因，根本原因是卡車軸頭(HUB)厚度不足的設計缺陷。而對輪轂螺栓的預緊力管理的懈怠，使得過高的預緊力加劇了軸頭的金屬疲勞，從而導致軸頭斷裂，輪胎脫落，是次要原因。這期事故在日本的影響巨大，以至于出現(xiàn)了一部以其為背景的電影[空飛ぶタイヤ（飛空的輪胎）]。你能想到，螺栓的預緊力問題，居然也是壓垮了很多人喜歡的，創(chuàng)造了Lan EVO系列，4G63輝煌的三菱自動車的其中一根稻草。

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從上面這個事故中我們也可以看出，雖然預緊力高意味著不容易松動，但并不意味著因此我們就可以無限地追求預緊力。因為螺栓本身的強度關(guān)系和被締結(jié)零件的強度關(guān)系，過高的預緊力會對螺栓自身或者被締結(jié)件造成破壞。我在著名的扭矩管理工具制造商的東日(TOHNICHI)的技術(shù)資料里找到這樣一張圖，可以很好的說明，預緊力為什么要做到合適，而不是越大越好。FU和FL分別代表在實際應用中，預緊力的上下極限。當超過上限時，會依次發(fā)生，(螺栓的)外螺紋損壞，被締結(jié)零件的損壞，(對手件的)內(nèi)螺紋損壞，螺栓的支承面損壞。

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值得注意的是，這里的順序是有意義的。很多時候我們在設計螺紋締結(jié)時，會有意識地控制螺栓的強度區(qū)分，把螺栓外螺紋的強度，做的比對手件的內(nèi)螺紋強度低。這樣一來，如果發(fā)生沒有管控預緊力，比方說使用氣動沖擊扳手來緊螺栓，導致預緊力超標了。那我們肯定是希望破壞發(fā)生在螺栓這側(cè)，這樣我們還可以用斷絲取出器把斷在里面的那截取出來。而如果是對手件的內(nèi)螺紋壞了，那意味著對手件的報廢。那可能是一個剎車卡鉗，也可能是個發(fā)動機中缸。你們覺得哪一種損失更大?所以開頭提到的錯誤5，盲目使用強度區(qū)分大的螺栓，不妥的地方就是把本來維修成本更低的外螺紋損壞風險，放到了維修成本更高的對手件內(nèi)螺紋損壞風險之后了。

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在這里做一下擴展，就是剛才提到的中缸。我們經(jīng)常會看到一些改造發(fā)動機的視頻里，改造者會更換更強的螺栓來承受大幅提升的缸壓。但是實際上無論你的螺栓有多強，如果改造后的缸壓分攤到每個螺栓上的負載，流到內(nèi)螺紋上，超過了內(nèi)螺紋的(疲勞)強度，那么你還是會有爆缸的危險。內(nèi)螺紋的強度取決于材料強度和有效螺紋長度。這么一想，內(nèi)螺紋部位的設計也是限制一臺發(fā)動機改造潛力的因素之一。

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其實還有第二個擴展點，就是風炮的使用問題。這個我在講了預緊力管理后再說?；氐竭@張圖。我們再看預緊力不足時的四個問題。這里日東的中文版資料有翻譯錯誤，日語原文的“もれ（漏れ）”這里不應該翻譯成遺漏，而是泄露。我在之前做油底殼的視頻就提到過，密封需要兩個條件，一個是完整閉合的接觸線，另一個就是接觸線上抵抗流體外泄的接觸壓力。而很多密封應用中的壓力來源，就是預緊力。比方說我們的油底殼放油螺栓(Bleed Screw)，還有我們剎車卡鉗和軟管的這個連接點(Banjo Connector)，還有發(fā)動機上各種堵頭(Screw plug)，都是這種情況。因此，如果此時的預緊力不足以產(chǎn)生抵抗流體外泄的接觸壓強，那么就會發(fā)生流體外泄。

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誒，說到卡鉗和堵頭，你們是不是想到某個品牌的卡鉗在賽道上發(fā)生漏油的事情?沒錯，我看到那兩個視頻時的第一反應就是，大概率卡鉗上那個堵頭的預緊力不夠!或者因為堵頭螺栓的熱膨脹系數(shù)和卡鉗材料的膨脹系數(shù)不同，高溫下內(nèi)螺紋的膨脹量比外螺紋大，導致預緊力逐漸下降，螺栓逐漸松開，向入口處移動，最后直接連同封膠一起，被液壓擠飛出去。當然了，以上只是我的推測，我無法對這個結(jié)論負責。但是借這個假設，我想說開頭的錯誤3，就是有高溫工況時，締結(jié)件之間熱膨脹系數(shù)不同，會產(chǎn)生松動的風險。不僅如此，螺栓材料和被締結(jié)零件的材料的不同，還會導致異電位腐蝕。所以鋁合金中缸上用鋁合金螺栓，完全是技術(shù)導向的結(jié)果，根本不是成本出發(fā)的考量。

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如果預緊力進一步下降，那么接下去被締結(jié)部件就不能很牢固地被壓在一起。再往下走，螺栓直接就松了。然后螺栓本身就成了負載傳遞的途徑。這里我要解釋一下最后這個傳遞問題。我的理解是，他和前面的固定是有關(guān)聯(lián)的。當我們用螺栓緊緊地把兩個零部件貼合在一起，對這兩個部件施加兩個方向相反的力時，實際上這個力并不是直接由螺栓來承受的。而是先用兩個面之間的摩擦力來抵消。像我曾經(jīng)參與過的輪轂軸承，它的設計理念就是如此。

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還是拿我自己的寶馬E90 335i舉例。N55發(fā)動機的最大輸出扭矩是400Nm，變速箱一檔齒比4.17，差速器終齒比3.46，不考慮各種損耗，此時的兩個輪子總計最大輪上力矩的賬面數(shù)值是接近5800Nm，也就是單個輪上有2900Nm的輸出力矩。再讓我們來算算輪轂螺栓能夠產(chǎn)生多大的摩擦力?？紤]到摩擦系數(shù)難以精確獲得，我在這里編排了幾種不同的摩擦系數(shù)組合，分別代表各種有利和不利情況。這么一對比會發(fā)現(xiàn)，誒，除了最后一種特別有利的情況，其他都不夠呀!

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先別急。實際上1檔時的最大的扭矩并不能完全用來加速，因為輸出驅(qū)動力超過輪胎抓地力時，輪胎就打滑了。考慮到輪胎的路面附著系數(shù)的限制，我們要換個角度，從加速性能來考慮。對于一個1.8噸，輪胎直徑635mm的車子，我大致計算了輪胎附著系數(shù)從0.1到1.2，輪胎能產(chǎn)生的最大驅(qū)動力矩。在輪胎附著系數(shù)為1的理想條件下，四驅(qū)后輪的結(jié)果最大，單個輪胎上的驅(qū)動力矩是2348Nm，即兩個加起來大概4800Nm。這就比剛才的5800Nm要下降不少。這個時候，滿足要求的螺紋工況就多了三個。再考慮到我這車的百公里加速基本上進不了5秒，這也符合實際道路工況中，輪胎地面附著系數(shù)在0.7到0.8左右的一般水平。這時候，有效的驅(qū)動力矩只有1600Nm左右。也就是說，只要輪輞結(jié)合面的摩擦系數(shù)不是最壞情況，那摩擦力就能滿足驅(qū)動力的要求。

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如果我們的輪輞以不利的條件安裝在軸頭上，那么輪轂螺栓將承擔一部分驅(qū)動力，使螺栓產(chǎn)生彎曲乃至剪切負載。倒不是說螺栓完全不能承受這種負載，但是從我的工作經(jīng)驗來看，這不是一種合適的工況。當螺栓發(fā)送松動后，輪輞安裝面喪失正向壓力，也就沒有辦法產(chǎn)生摩擦力。這時候驅(qū)動力將完全由螺栓來承擔，也就是上面所說的傳遞。

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當然，我這種思維模式不一定是百分百正確的。這個計算非常的粗糙，沒有考慮到車身自重，還有路面平整度帶來的額外負載。而且335i也并非這個平臺上驅(qū)動力最大的車型，它上面還有個M3,有著更大的輸出，卻使用著同樣的輪轂螺栓設計。更甚至與，在最近和一些群友聊天時，我才明白，在賽車領域，這個部位的設計思維和我的設計經(jīng)驗也相去甚遠。所以上面的內(nèi)容，請大家選擇性吸收。不過我想借這個計算引出這個視頻的核心內(nèi)容，就是預緊力管理。

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前面這么長的鋪墊就是想讓各位理解，螺栓的預緊力應當被控制在一個合適的范圍。下限防松，上限防崩。然而預緊力的管控手段非常有限，名義上，以東日列舉的方法為例，有扭矩控制法，旋轉(zhuǎn)角度法，扭矩斜率法，伸長率測量法，加力法，加熱法這幾種。然而實際生產(chǎn)活動中，基本上只用到了前兩種，也就是扭矩控制法和旋轉(zhuǎn)角度法。像表里提到的超聲波測量伸長率這種方法，基本只在科研活動或者產(chǎn)品研發(fā)中才會用到。我在四年前解決本田的一個項目問題時，就請我們德國總部的同事用這個方法幫我們測了幾個剎車卡鉗進油口螺栓(Banjo Bolt)的預緊力，結(jié)果事后被那個部門Charge了1萬歐元，直接把我整懵了。

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預緊力管控最常用的手段，就是用扭矩控制法。就是用扭矩扳手將螺栓緊到目標扭矩。使用的扭矩扳手可以是這種預置式的，也可以是這種指針式的，或者這種數(shù)顯測量式的。但是無論你用哪一種扳手，說到底，你也只是控制了扭矩，而沒有控制摩擦系數(shù)。而現(xiàn)實中摩擦系數(shù)的偏差反而是更大的那個。還是以東日給出的數(shù)據(jù)為例。在使用機械油的情況下，摩擦系數(shù)的范圍在0.1到0.2之間，以平均值0.15為基準，偏差為±33%。即使使用預緊力穩(wěn)定劑，偏差范圍也有±10%。而你一把預置式扭力扳手，天天用，不校準，用上10年，偏差也不見的能大到30%。這就是為什么開頭我說，第六個觀念是錯誤的。如果你的締結(jié)件因為什么原因，已經(jīng)螺紋變形或者表面性狀發(fā)生改變，導致摩擦系數(shù)超過了正常范圍，那你就算用了扭矩扳手也不見得能獲得合適的預緊力。

說到這里我不禁想起了若干年前，我看到溜溜哥去Endless的工廠參觀的視頻，在組裝工位那里他指著工作臺上一瓶小東西問是什么。Endless方的員工回答了一句“潤滑用的”，然后飄過的彈幕都是，“那是防松膠”。沒錯，那確實是防松膠，日語叫做ゆるみ止め剤（ゆるみどめざい/yurumidomezai）。但是你們覺得，他們工人能不知道那是防松膠么?實際上防松膠不僅僅只有膠合的作用。在固化前，它確實具有一定的潤滑性。這一點可以從Loctite的官方網(wǎng)站上找到證據(jù)。就我這些年和日本工程師打交道的經(jīng)驗來看，他們對化學粘連的作用確實還是抱持著一種保守的態(tài)度。他們更愿意用預緊力，摩擦系數(shù)這些量去評價螺紋的締結(jié)程度。所以那位員工把本該是打輔助的潤滑作用放到膠合作用之上，就我個人而言，是一個情理之中的回答。

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再說回扭矩控制法，還有一個不得不提的問題，就是風炮上螺栓。這是個老生常談的問題了。普通修理廠用的風炮并不是一種精確的可調(diào)可控的工具，跟F1上用的Wheel Gun根本不能相提并論。雖然很多風炮都有幾個級別可調(diào)，且需要多次敲擊才可能達到設定級別里的極限扭矩，但是你無法準確的知道你敲出來的那幾次最終給你上到多大的扭矩。以我手上的這把風炮為例。你別看他那么小，它最小的一檔，在0.62MPa的供氣壓力下，持續(xù)敲擊5秒，正轉(zhuǎn)時能獲得330Nm的緊固力矩。反轉(zhuǎn)時的最大檔能達到700Nm。那么我該怎么調(diào)整供氣壓力，敲幾下，才能讓我的螺栓不超過120Nm呢?我無從得知。

那有些網(wǎng)友要說了，這不是用了風炮以后還會再用扭矩扳手上一次么。這里就需要大家明白，一般修理廠里最常出現(xiàn)的，就是這種預置式的扭力扳手。這種扳手其實只能管理扭矩的下限。當你用這種扳手把螺栓上到預置的扭矩值，比方說90Nm，發(fā)生咔噠一聲的時候，你仍然可以繼續(xù)緊下去，比方說一直干到120，130。當你松開扳手，然后再一次去緊固螺栓時，扳手還是會在90Nm的時候發(fā)出咔噠一聲，但實際上你的螺栓早已承受了120以上的扭矩。所以，它只能告訴你有沒有高于某個值，但它沒辦法同時限制不要超過另一個值。在實際應用中，我們是在緊到一定程度后慢慢加力，到咔噠一聲后立刻停止，使扭矩超越設定值(下限)，但又不至于超過太多。先風炮后扭矩扳手的做法，如同我拿把扭矩扳手，直接用我最大的力氣把螺栓干到底。這個過程中，咔噠是咔噠了，但是它沒有起到管控的作用。所以哪怕你用的不是預置式的，而是用指針式，或者電子測量式的扳手，歸根結(jié)底，在你進行管控前，扭矩就已經(jīng)超過管控范圍的話，你的管控不具有任何意義。這就是開頭錯誤1背后的邏輯。如果你確實需要氣動工具或者電動工具來提高效率，那你可以使用非常確定輸出力矩低于目標值的工具，比方說我手上這個，這只是一把氣動棘輪扳手（air ratchet wrench），而不是氣動沖擊扳手（air impact wrench）。他的最大輸出扭矩只有34Nm，用在100Nm附近的輪轂螺栓上非常安全。

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再說回預緊力管控方法。扭矩控制法因為摩擦系數(shù)偏差的限制，其管控精度是有限的。如果在只有一個螺栓固定的應用上，那在設計階段，通過計算，確保在摩擦系數(shù)偏向最大，扭矩偏向最小時，依舊能滿足最低的預緊力需求，那倒也沒什么問題。但是對于多螺栓固定的應用，比方說發(fā)動機氣門室和中缸的締結(jié)，預緊力是否合適的定義不再局限于個體螺栓的預緊力結(jié)果，多個螺栓預緊力的一致性也成為一個非常重要的特性。

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我曾經(jīng)聽過一個段子，就是AE86上那個4A-GE，有在雅馬哈發(fā)動機組裝的和在豐田工廠組裝的兩個版本(前期/中期以后)。但是雅馬哈發(fā)動機的版本就是比豐田的版本，馬力高上那么幾匹。而其原因，就是雅馬哈發(fā)動機在生產(chǎn)時，氣門室螺栓的緊固管理做得比豐田更加嚴格。這個段子是真是假已經(jīng)不可考。如果要我給出我的看法，我覺得合理。因為如果缸蓋螺栓的預緊力有高有低，那么中缸內(nèi)螺紋附近的材料應變也會有所不同，導致燃燒室缸壁圓度/圓筒度變差，損耗掉燃燒能量。

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我的一個朋友曾經(jīng)給我看過一個資料，里面引用了一個，輪轂螺栓預緊力不一致導致剎車盤Run-out達到80多個微米的調(diào)查結(jié)果。雖然這兩個案例我都沒法給出非常確鑿的證據(jù)，但是我仍舊希望各位理解，多螺栓締結(jié)應用中，螺栓預緊力一致性的重要性。

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由此引出第二種預緊力管理法: 旋轉(zhuǎn)角度法。B站上有很多修車師傅的視頻都會告訴你，用這樣的方法能實現(xiàn)螺栓的穩(wěn)定緊固，但是我沒見過有誰能把這個原理講清楚的，畢竟他們中的大多數(shù)都只是照著維修指導書來操作的。而這種指導書都是設計工程師編寫的。那工程師為什么要這么設計，這么指示呢?因為這種用法的核心思想是，通過強制拉伸螺栓到一定程度，使其進入屈服，利用屈服平臺下應力變化較小的特性來保證預緊力的一致性。先理解強制拉伸。當一個螺紋規(guī)格確定下來時，它的螺紋距就把螺栓的旋轉(zhuǎn)角度和螺紋前端的前進距離綁定了。比方說一個M12x1.5的螺栓，每旋轉(zhuǎn)360度，和內(nèi)螺紋嵌合的部分就向前推進1.5毫米。那么轉(zhuǎn)180度，前進0.75毫米，轉(zhuǎn)90度前進0.375毫米，以此類推。

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接下來，我們需要引入螺栓材料的應力應變曲線來理解屈服。金屬材料在受力拉伸時，會先表現(xiàn)出彈性特征，即應力和應變呈現(xiàn)線性關(guān)系。當把材料拉升到某個程度后，應力不再成比例增長，而是緩慢增長后反而下降。直觀感受就是，你會發(fā)現(xiàn)，即使你繼續(xù)拉伸這個零件，你需要提供的拉力，或者說你感受到的反力，也沒有明顯增加，甚至約拉約輕松。這就是所謂的屈服。再進一步拉伸到一個極限后，材料就會斷裂。從屈服到斷裂這段就是塑性變形，或者說永久變形的區(qū)域。

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因為應變本身就是變形量，在拉伸過程中就是伸長率，而應力乘以零件受力部位橫截面積等于所受拉伸負載，所以在坐標軸上沒有數(shù)值的時候，我們可以直接把橫縱坐標名稱改為伸長率和預緊力(拉伸負載)。如此一來，我們就可以用這個圖來描述扭矩控制法和旋轉(zhuǎn)角度法各自用在哪個區(qū)域。

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扭矩控制法利用的是螺栓的彈性變形區(qū)。因為摩擦力不同導致能量損耗不同，就算用扭矩扳手將不同的螺栓上到同等扭矩，最終的彈性伸長率仍然是有大有小，得到預緊力就有較大偏差。但是接下去如果我們使他們強制拉伸同樣的量，超過屈服點后，因為屈服平臺里應力變化較小的關(guān)系，他們的預緊力差異就變小了。而且，這樣一來，還可以使預緊力基本和摩擦系數(shù)說拜拜了。摩擦系數(shù)取決于兩個接觸面的性狀。而現(xiàn)實車輛設計生產(chǎn)中，螺栓和對手件往往是來自不同的供應商。如果摩擦系數(shù)超過正常范圍，那么螺栓供應商，對手件供應商和主機廠三者之間免不了要掰扯一陣子。而用了這種屈服模式的管理方法，本質(zhì)上，預緊力只和螺栓的屈服應力掛鉤。只要保證螺栓材質(zhì)和尺寸精度，就能獲得很好的預緊力一致性。這大大降低了品質(zhì)管控的門檻。而唯一犧牲的，就是螺栓的再利用性。過了屈服點后的變形是塑性變形，即使釋放負載，螺栓也回不到原來的長度。工程師能在設計螺栓時，保證一次這樣的操作，變形量不會超過斷裂點。但是第二次，第三次以后，拉伸量會不會超過斷裂點，這就不好說了。所以，所有使用旋轉(zhuǎn)角度法(屈服模式法)的螺栓，都是一次性的。這就是對開頭錯誤4的解釋。這依舊是一個技術(shù)導向的結(jié)果。

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順帶一提的是，雖然主機廠們大多使用了屈服模式來一致化缸頭螺栓的預緊力，但是有些改裝件廠商并沒有這么做。一個網(wǎng)友曾告訴我，ARP出的高強度缸頭螺栓，不使用旋轉(zhuǎn)角度法。我大膽猜測，這是因為螺栓強度上去的同時，韌性下降了，即斷裂伸長率下降了。以前面顯示的應力應變曲線(S-S圖)來說，大概率斷裂點向前推進了很多，導致很難找到一個合適的范圍，既能確定進入屈服模式，又能保證不會超越斷裂點。于是只好退而求其次，使用傳統(tǒng)的扭矩控制法。為此，不得不使用摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑，也就是所謂的專用潤滑油。

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既然提到了螺栓的一次性使用，就多說一句。汽車行業(yè)里，用到的一次性螺栓，其實有兩種情況，一種是剛才提到的屈服模式應用。而另一種，其實我也已經(jīng)提到了，就是預涂防松膠的螺栓。因為防松膠里的厭氧膠其實是被封在微膠囊里的。當擰緊螺栓時，微膠囊被擠破，其中的厭氧膠被釋放固化，達到膠合和填充空隙的目的。所以這種涂了防松膠的螺栓也經(jīng)常被稱為微膠囊化螺栓(Microencapsulated screws)。而正是厭氧膠的非再用性造成了預涂螺栓的非再用性。換句話說，如果你能找到的同等性能的防松膠涂到螺栓表面，其實這種螺栓可以再利用。

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到這里，該解決的問題都解決得差不多了。最后聊一下。雖然上面講了那么多預緊力重要性的內(nèi)容，但是實際上并非所有螺栓締結(jié)都需要管理預緊力，比方說被締結(jié)部件之間沒什么載荷，只做裝飾固定。這其中還有一種客觀無法進行預緊力管理的情況，就是用塑料做的被締結(jié)件。因為要使螺栓產(chǎn)生預緊力，首先得有足夠強度撐住螺栓使其彈性變形。然而包括工程塑料在內(nèi)，絕大部分塑料都是所謂的非線性材料。他們沒有金屬材料那樣有一段明顯的直線彈性區(qū)域。在壓縮塑料時，會很快進入一種，即使你再怎么壓，它也不會給你很大的反作用力的狀態(tài)。在實際應用中的直觀表現(xiàn)就是，你總能覺得你還能再把螺栓上緊一點點。但往往，在你還沒覺得你已經(jīng)擰不動的時候，塑料件已經(jīng)被螺栓壓裂或者壓塌了。因此，如果要在塑料零件上進行預緊力管理，比方說我手上這個裝在電子手剎卡鉗(EPB)上的馬達驅(qū)動器單元，那么一定會像這樣在塑料件里預埋一個金屬環(huán)。用它來提供，或者說承受預緊力。反過來說，如果塑料件的螺栓通孔處沒有這樣的金屬環(huán)，那就不需要預緊力管理，也就不需要扭矩扳手，用螺栓刀上到適可而止的程度就行了。

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至此，把螺栓的預緊力管理也解釋得差不多了，開頭的錯誤理解也都給出了理由?；镜倪壿嬎闶墙⑵饋砹税?。如果你聽懂了，覺得有所收獲，記得把它分享出去。讓更多人明白其中的道理。那么，我們下次再會。