分步骤拧紧 vs. 多步拧紧:高精度螺栓连接的核心工艺解析
在现代工业制造中,尤其是在汽车、航空航天和精密设备领域,螺栓拧紧绝非简单的“上紧”那么简单。它是一项关乎产品安全、可靠性与寿命的关键工艺。对于工艺要求高的螺栓连接,分步骤拧紧 和 多步拧紧 是两种常用且至关重要的控制策略。尽管名称相似,但它们的核心目标、应用阶段和解决的问题截然不同。理解二者的区别,是实现高质量装配的基础。

一、 核心理念:过程拆分 vs. 阶段拆分
要理解两者的区别,首先要抓住其核心理念的不同。
分步骤拧紧:侧重于“过程”的拆分
分步骤拧紧是将螺栓从开始旋入到最终拧紧的整个连续过程,根据不同的物理阶段和目标,拆分成多个步骤,并为每个步骤设定不同的参数(如转速、扭矩)。它更像是一个“自动化、精细化”的拧紧流程,旨在确保拧紧过程的顺利、高效和安全。
多步拧紧:侧重于“拧紧阶段”的拆分
多步拧紧特指在螺栓已经贴合后,对最终的塑性拧紧阶段进行拆分。它通常指两步或三步拧紧法,其核心目标不是在过程流畅性,而在于控制材料的力学行为,提升最终的扭矩精度和连接可靠性。
二、 分步骤拧紧:精细化流程,防错于未然
分步骤拧紧通常包含以下几个典型阶段,每个阶段都肩负着特定使命和监控能力:
反转认帽: 螺栓首先反向低速旋转,目的是让套筒与螺栓头完美对准,识别并避免歪钉、套筒认帽失败等初始缺陷。
低速认牙: 以低速正向旋转,让螺栓顺利导入螺纹孔。此阶段能有效识别螺纹乱扣、磕碰、螺栓过长/过短等问题,防止螺纹损伤。
高速旋入: 在确认螺纹正常啮合后,转为高速旋转,快速将螺栓旋至贴合点,大幅提高生产节拍。
低速拧紧: 在接近和达到贴合点后,转为低速进行最终的扭矩或角度控制。这一步能避免扭矩过冲,并通过精细的监控识别螺纹滑牙、漏装垫片、接触面异物或粗糙度异常等缺陷。
分步骤拧紧的优势在于其“过程监控”能力。 通过对每个阶段的扭矩和角度进行实时监控与判断,它就像一位经验丰富的老师傅,能在问题发生的瞬间识别出来,从而实现100%的在线质量检测,有效防止有缺陷的螺栓流入下一工序。
三、 多步拧紧:应力控制,追求终极精度
多步拧紧是在分步骤拧紧的“低速拧紧”阶段内部进行的再拆分,主要用于弹性区域内的高精度扭矩控制。
两步拧紧法:
第一步: 拧紧至一个预设的初始扭矩(通常为目标扭矩的50%-75%)。
停顿等待: 停止一段规定的时间(通常为数秒)。
第二步: 继续拧紧至最终的目标扭矩。
目的: 在停顿期间,螺栓和被连接件内部的应力会得到部分释放和重新分布,松弛效应会提前发生。这样再进行最终拧紧,可以显著降低后续的扭矩衰减,提高扭矩的稳定性和精度。
三步拧紧法(又称角度法或屈服点法的一种):
第一步: 拧紧至一个初始扭矩。
反松: 反向旋转一个规定的角度。
第三步: 重新拧紧至最终的目标扭矩或角度。
目的: 反松动作能更有效地消除螺纹副和被连接件之间的间隙和摩擦不均的影响,使后续的拧紧在一个更“干净”的力学基础上开始,从而获得极高的一致性和精度,常用于控制螺栓的轴向预紧力。
在实际的高精度装配中,分步骤拧紧和多步拧紧常常是结合使用的。例如,先通过分步骤拧紧的流程,安全、高效地将螺栓送至贴合点并完成初步拧紧;然后,在最终拧紧阶段,采用两步或多步拧紧工艺,来确保最终的夹紧力稳定可靠。