擰緊螺母還是螺栓？

經常會客戶被問到：是應該擰緊螺母？還是螺栓頭部？

答案，取決于采用哪種擰緊工藝。

但對于扭矩控制的擰緊，無論是擰緊螺母并固定螺栓頭部，還是擰緊螺栓頭部并固定螺母，都非常重要。

擰緊過程的總目標是獲得一致的螺栓預緊力，在擰緊過程中控制扭矩，并完成后續檢查核實，以確保達到規定的扭矩，是實現此目標的常見方法。

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圖 1 扭矩-預緊力關系

當在擰緊期間，測量施加的扭矩和螺栓中產生的張力（預緊力）并繪制在圖表上時，扭矩和張力之間存在線性關系，螺栓張力與施加的扭矩成正比這一點可以用圖表來說明，圖表是基于實驗結果的，如上圖1所示，根據這些試驗結果，可以確定所需螺栓預緊力的適當扭矩。

使用扭矩控制的一個缺點是，對于給定的扭矩值，螺栓預緊力可能會有顯著的變化。產生這種現象的原因有很多：例如：扭矩的施加不準確，螺紋的尺寸變化，以及其它一些孔的尺寸變化，但主要因素，通常是由于被旋轉的接觸面之間的摩擦變化。

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圖 2 典型扭矩分布

從試驗中可知：約50%的擰緊力矩在克服螺栓頭部或螺母面（無論是否是旋轉的面）下的摩擦時被消散。

通常，只有總扭矩的10%到15%用于擰緊螺栓，其余部分，用于克服螺紋和正在旋轉的接觸面（螺母面或螺栓頭部）上的摩擦，

如上圖2所示的餅圖所示，相對較小的螺母表面摩擦變化，可對螺栓預緊力產生顯著影響，由于克服摩擦可能需要更多的扭矩，因此，螺栓伸長所需的扭矩更少，因此，會對預緊力產生不利影響，如果螺母表面下的摩擦力減小，那么，對于給定的扭矩，螺栓預緊力將增加。

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圖 3 上下材料一樣

圖3所示的圖表，可能是最常見的情況，即連接處的上下板由相同的材料制成，具有相同的光潔度，并且通過兩個板的孔尺寸相同，對于此類連接，當螺母表面和螺栓頭部尺寸具有相同的直徑和光潔度時，螺栓頭部或螺母是否擰緊將無關緊要，

有些人認為：擰緊螺栓頭部而不是螺母，會影響螺栓桿部的扭轉，螺栓桿部的扭矩取決于螺紋摩擦扭矩，對于給定的光潔度條件，螺紋摩擦有一些分散性，但不取決于螺母或螺栓頭部是否擰緊，如果螺紋摩擦扭矩保持不變，無論螺栓頭部或螺母是否擰緊，桿部的扭矩都將相同。

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圖 4 上下材料不同

圖4顯示了連接部位的板材，為不同材料（例如一種為鋼，另一種為鋁）或具有不同涂層（例如一塊板材鍍鋅，另一塊涂漆）的情況在這種情況下，一般來說，螺栓頭部或螺母是否擰緊很重要的原因是每個面都有不同的摩擦系數。

如果擰緊力矩，是通過測試或通過查看表面的摩擦特性（例如基于螺母表面）來確定的，則螺栓頭部表面可能具有不同的摩擦系數，如果它有一個較低的摩擦值，那么預載將增加；

如果螺栓頭部被在極端情況下擰緊，摩擦力差異較大，則可能發生螺栓斷裂。

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圖 5 上下不同通孔直徑

圖5說明了當頂板上的間隙孔與底板上的間隙孔不同時的情況，這種情況比較常見，旋轉零件（螺母或螺栓頭部）上有一個有效的摩擦半徑，通常取間隙孔和外承載面半徑的平均值。

由于在所示情況下，螺栓頭的半徑比螺母的半徑大，因此，擰緊螺栓頭部而不是螺母會導致螺栓預緊力減小，其他因素（如摩擦）相同。

這是螺母或螺栓頭是否能合理有效擰緊情況的另一個例子。

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圖 6 螺栓和螺母頭部不同形狀

當螺栓頭和螺母之間存在樣式和尺寸差異時，如圖6所示，與前一種圖5情況類似，螺栓頭部和螺母墊圈接合面之間的摩擦半徑差異，導致預緊力預擰緊負載的影響，

在這種的情況下，當螺母和墊圈貼合，螺栓頭部固定連接時，會出現摩擦系數會有差異并將進一步增加可變性。

除了減少接合面上承載應力的常見原因外，墊圈，偶爾也被用作減小摩擦分散的一種方法。

墊圈和螺母表面之間的摩擦條件可以合理地定義和控制，比通常的接合面更能確定和控制。通過控制摩擦力，可以更可靠地實現預加載，

為此，需要在墊圈的內徑上達到緊配合。實現這一點的一種方法是：使用SEMS裝置（其中墊圈固定在螺栓桿部上）同樣的方法，也可以通過使用KEPS裝置（將墊圈固定在螺母上）來實現。

通常來看，當使用扭矩控制時，通過旋轉螺栓頭或螺母來擰緊螺栓（不明確指定）可能會有問題，最好指定哪一部分應擰緊，以使螺栓預緊力變化最小化。

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