楊維建，馬臣斌

(天府新區(qū)信息職業(yè)學(xué)院，四川 成都 620564)

目前乘用車中不管是燃油車還是新能源汽車，制動系統(tǒng)均以液壓制動為主。液壓制動存在的主要失效風(fēng)險(xiǎn)之一是密封性不足，導(dǎo)致汽車制動效能衰減甚至喪失，如何保證整個制動系統(tǒng)的密封性對于整車制造企業(yè)尤為重要。為保證整車制動系統(tǒng)的密封性，在制造過程中制動系統(tǒng)裝配環(huán)節(jié)需重點(diǎn)控制制動管路的緊固連接。制動管路的連接包括制動主缸、制動硬管、制動軟管的連接，三者之間均以管螺紋的方式連接緊固，做好管螺紋的扭矩控制是制動系統(tǒng)裝配中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1 螺紋的擰緊原理

螺栓的擰緊過程一般分為4個階段，即自由擰緊階段、螺栓端面貼合階段、螺栓線性變形階段和屈服階段。擰緊扭矩90%用于克服螺栓螺紋和螺栓端面摩擦力做工，只有10%產(chǎn)生夾緊力，用于緊固連接件。在螺栓夾緊力作用下，連接件表面會出現(xiàn)一定變形，根據(jù)連接件變形量大小，連接方式分為軟連接、硬連接、中性連接。軟連接是指連接件本身較軟或連接件中間存在橡膠件等彈性原件，存在扭矩衰減；硬連接是指連接件硬度較大，是剛性的且結(jié)合面光滑、貼合好的連接，一般無扭矩衰減，可能有扭矩反沖；中性連接是介于軟連接和硬連接之間的連接，一般不存在扭矩衰減或反沖情況。

制動管路分為硬管和軟管，硬管一般采用20鋼，在緊固過程中產(chǎn)生的形變量較大，屬于軟連接(螺紋緊固后會出現(xiàn)扭矩衰減現(xiàn)象)，而制動管路間的密封性是靠管螺紋在擰緊過程中的變形來保證的，所以這種螺紋變形是產(chǎn)品本身的一種需求，是必須存在的，這一點(diǎn)不同于汽車上其他軟連接的部位(盡可能規(guī)避軟連接的變形量)。

2 扭矩控制方法

由于制動管路管螺紋連接密封性的特殊要求，螺紋的扭矩標(biāo)準(zhǔn)不同于常規(guī)軟連接的扭矩標(biāo)準(zhǔn)。在整車制造過程中，該扭矩需納入關(guān)鍵扭矩管控。對于關(guān)鍵扭矩的管控主機(jī)廠一般選擇帶傳感器的擰緊工具(如擰緊機(jī)或定扭電槍)擰緊，以實(shí)時存儲和傳輸擰緊力矩。但制動管路緊固操作一般在機(jī)艙或汽車底盤上，存在操作空間狹小、制動管路無法固定、管螺紋結(jié)構(gòu)特殊、操作力矩過大會損壞或扭曲制動管路等問題。因此，實(shí)際生產(chǎn)過程中制動管路的裝配仍以定置扭力扳手和開口扳手為主。

扭矩通過定置扭矩扳手保證，其主要風(fēng)險(xiǎn)是無法對制動管路的擰緊力矩進(jìn)行監(jiān)控，若扭矩扳手出現(xiàn)故障，會出現(xiàn)制動管路力矩不合格的質(zhì)量問題。因此，制動管路間螺紋的扭矩監(jiān)控需借助靜態(tài)扭矩。靜態(tài)扭矩是指對已處于擰緊狀態(tài)螺紋緊固件繼續(xù)擰緊且螺紋旋合面之間剛發(fā)生轉(zhuǎn)動時的摩擦扭矩。測量時將直接讀數(shù)的扭力扳手放置在剛擰緊的緊固件上，按擰緊方向平穩(wěn)、連續(xù)、均勻地移動，向扭力扳手施加扭矩，直到緊固件剛好開始轉(zhuǎn)動為止，在最初轉(zhuǎn)動幾度期間所指示的最大扭矩即為靜態(tài)扭矩測量值。對于擰緊合格的制動管路，生產(chǎn)車間可按照一定頻次對扭矩進(jìn)行自檢，同時質(zhì)檢人員定期抽檢，檢測頻次根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況確定，一般自檢1次/2 h，抽檢1次/d。管螺紋的擰緊工具(定置扭力扳手)和抽檢、自檢工具(數(shù)顯扭力扳手)也需按期送檢，從而有效預(yù)防制動管路擰緊力矩出現(xiàn)批量不良的問題。

3 靜態(tài)扭矩測量方法

靜態(tài)扭矩應(yīng)選用精度高、測量精準(zhǔn)、便于讀數(shù)的數(shù)顯扭矩扳手檢測和開口扳手輔助檢測(開口扳手起輔助固定作用)。制動管路間的密封性依靠管螺紋的變形量來保證，為保證靜態(tài)扭矩檢測的準(zhǔn)確性和制動管路的氣密性，應(yīng)采用“加擰力矩法”測量，測量時用扭力扳手將緊固的螺紋進(jìn)一步擰緊，螺紋再次旋動時測量力矩值。杜絕采用“回程力矩法”檢測(測量時用扭力扳手松開緊固的螺紋，螺紋開始旋動時測量力矩值，旋動角度不大于5°)，因?yàn)椴捎迷摲椒y量時會破壞管螺紋之間已發(fā)生嚙合的形變，重新擰緊會導(dǎo)致螺紋間密封效果差。測量扭矩時，必須采用與管路擰緊螺母相匹配的開口頭進(jìn)行測量，開口頭軸線與螺紋緊固件軸線在任意方向上的角度均小于5°，并平穩(wěn)施力，施力角度為在力臂旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)垂直于力臂，施力角度在任何方向上的偏差不得大于15°。

4 靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)值確定

鑒于定置扭力扳手?jǐn)Q緊的裝配方式扭矩波動大及制動管路間管螺紋本身形變量大，該緊固部位的靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)值通過計(jì)算扭矩標(biāo)準(zhǔn)差和均值來確定。以吉利某車型為例，制動硬管與制動硬管的擰緊力矩為(18±2)N·m，在車型試生產(chǎn)階段采用數(shù)顯扭矩扳手測量25組靜態(tài)扭矩值，每組5個數(shù)據(jù)，并對所有測量數(shù)據(jù)的車輛進(jìn)行制動系統(tǒng)氣密性檢測，確保測量力矩均符合制動系統(tǒng)氣密性要求。測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 某車型靜態(tài)扭矩測量結(jié)果

根據(jù)以下公式計(jì)算靜態(tài)扭矩的均值μ、標(biāo)準(zhǔn)差δ和上下限：

1.509 8 N·m

式中：Xi為測量數(shù)據(jù)；N為測量數(shù)據(jù)數(shù)量，N=5×25=125。

靜態(tài)扭矩下限=μ-3δ=11.428≈11 N·m

靜態(tài)扭矩上限=μ+3δ=20.487≈21 N·m

擰緊力矩為(8±2)N·m時，靜態(tài)扭矩標(biāo)準(zhǔn)值為11～21 N·m。

5 結(jié)語

標(biāo)準(zhǔn)差是反映一組數(shù)據(jù)離散程度最常用的量化形式，是表征精確度的重要指標(biāo)。對于正態(tài)分布，正負(fù)3個標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)占整個數(shù)據(jù)的比率為99.6%。以該范圍作為制動管路靜態(tài)扭矩的檢測標(biāo)準(zhǔn)，可有效監(jiān)控制動管路管螺紋扭矩波動情況，一旦檢測中出現(xiàn)靜態(tài)扭矩不合格的情況，即可認(rèn)定制動管路擰緊力矩超差，存在制動管路密封性不合格風(fēng)險(xiǎn)。采用這種方法，可避免大批量不合格扭矩的產(chǎn)生，從而提高整車下線制動管路管螺紋扭矩的合格率。其成本低、操作便利，有利于主機(jī)廠管螺紋扭矩管控工作的開展和實(shí)施。