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对于螺纹连接副，有两个幽灵一直存在：粘滑和松动。对于松动，小编已有螺纹连接副的松动与防松概述（点击可链接原文）一文。而粘滑是真正的幽灵，也是造成连接副松动的原因之一。 1粘滑简介 粘滑，英文名为Stick-Slip,通常是螺纹连接副在拧紧过程中出现的粘滞-滑动交替进行，扭矩-角度曲线出现波浪式跳动，并伴随有尖叫声的现象。也有人将出现这种现象的螺栓称为“尖叫螺栓”。 上述现象只是粘滑的典型特征，粘滑的判定需依靠扭矩-角度曲线来进行，定扭咔哒扳手拧紧时因没有曲线记录，且转速慢，一般无法发现粘滑现象，但粘滑的影响依然存在。 连接副拧紧过程中出现粘滑现象，对于扭矩法拧紧则往往会出现“假拧紧”现象(即扭矩达到了规定值，但轴向预紧力未达到预期值)，且角度监控会报警或失效；对于扭矩-转角法拧紧，粘滑现象容易导致扭矩高报警；对于屈服点拧紧，因曲线的反复跳动，难以识别屈服点将无法正常装配。 当残余扭矩(静态扭矩)明显大于动态扭矩时，应确认拧紧时是否发生了粘滑。必要时需进行连接副实验或连接副轴向预紧力测量。 2 粘滑扭矩-角度图谱 发生粘滑的拧紧曲线形态各异，比较典型的是在拧紧的整个过程呈波浪式反复高频跳动，如图1；还有在拧紧第一阶段或拧紧末段跳跃的情况，如图2-图4；此外，不查看曲线容易被忽略的跃迁式也是粘滑的形式之一，如图9。 2.1全程跳跃式 这是很常见的类型，在整个拧紧过程中，扭矩-角度曲线呈现波浪式跳跃，直至达到终拧点，通常伴随有尖叫声。 图1 全程跳跃式 连接点信息：后扭梁与车身连接点；螺栓规格M12×1.25×125-10.9, 表面处理：锌美特+乐泰化学胶；车身焊接螺母，过电泳漆；电枪150Nm安装。 2.2 前段跳跃式 这一类粘滑曲线，仅在拧紧的前半段有波浪式跳跃，降档后曲线变得平滑。因前半段有跳跃，导致第一阶段停止点不稳定，对于扭矩法拧紧，第二段拧紧的角度散差会加大，即轴力散差会加大；对于扭矩转角法拧紧，终拧扭矩的散差会加大，则容易出现高低报警现象，且容易出现扭矩合格而轴力不足的假拧紧现象。
图2 前段跳跃式1 图3 前段跳跃式2 连接点信息：副车架到车身后点，结构信息：六角法兰面螺栓+碗垫+车身焊接螺母，螺栓M14×1.5×105，锌美特表面处理；碗垫为45#钢冲压，黑色电泳处理；车身焊接螺母过电泳线；安装参数：150Nm+60°. 2.3 后段跳跃式 这种粘滑曲线只在拧紧的最后一阶段才会出现波浪式跳跃，这是因为在拧紧的第一阶段，轴向力还较小，摩擦面摩擦发热很小，即使转速较高也没有发生粘滑；而拧紧的最后阶段，轴力升高后摩擦磨损及发热加重，才诱导发生粘滑。 图4 后段跳跃式 连接点信息：后扭梁与车身连接点；螺栓规格M12×1.25×125-10.9, 表面处理：锌美特+乐泰化学胶；车身焊接螺母，过电泳漆；安装参数：电枪150Nm安装。 2.4 前后段跳跃式 这一形式与后端跳跃的相近，只不过第一阶段的高转速就导致有粘滑发生，而第二阶段开始时，转速低，轴力小，故没有粘滑；随着轴力上升，摩擦发热及磨损加重，开始发生粘滑。 图5 前后段跳跃式1 图6 前后段跳跃式2 连接点信息：副车架到车身前点，结构信息：六角法兰面螺母碗垫组合件+车身焊接螺栓，螺栓M14×1.5×120，镀黄锌再过电泳漆线；六角法兰螺母碗垫组合件为黑色电泳处理；安装参数：100Nm+120°. 2.5 末段跳跃式 这一种是比较隐蔽的形式，只在拧紧的终拧点前有短暂的波动跳跃，这也是由于拧紧终点轴向力大，此时连接副摩擦面由于摩擦发热温度也最高，磨损也处于最严重阶段，粘滑发生。 图7 末段局部跳跃式 连接点信息：副车架到车身前点，结构信息：六角法兰面螺母碗垫组合件+车身焊接螺栓，螺栓M14×1.5×120，镀黄锌再过电泳漆线；六角法兰螺母碗垫组合件为黑色电泳处理；安装参数：100Nm+120°. 图8 末段大波浪式 连接点信息：后扭梁与车身连接点，M12X1.25-10.9,车身焊接螺母，螺栓锌美特+乐泰化学胶，150Nm定扭安装 2.6波浪跳跃+急速跃迁式 在这种形式的粘滑曲线图上有两种特征：反复的波浪跳跃和急速跃迁。一般在拧紧的第一阶段，转速较高，此时出现反复波浪式跳跃；在拧紧的第二阶段，转速降档后，重新启动时，扭矩呈急速跃迁，瞬间或快速跃迁至远大于降档扭矩的扭矩值，直接到达终拧扭矩或仅经过较小角度即达到终拧扭矩。 这种形式的粘滑会给连接副带来如下问题： 1.拧紧过程异响或”尖叫”，影响工具寿命和精度。 2.连接副“假拧紧”，轴向力未达预期(扭矩急速跃迁而角度增量很小，则轴力增量也很小)。 3.角度监控低报警，造成返工。 图9 波浪跳跃+跃迁粘滑曲线 图10 正常拧紧曲线(200Nm定扭拧紧) 连接点信息：前副车架与车身连接点，车身焊接螺栓M14X1.5，过电泳漆，副车架电泳漆，六角法兰螺母，锌镍合金电镀+尼龙胶。正常曲线为Delta涂覆+尼龙胶+平垫圈。拧紧参数：200Nm定扭拧紧，150Nm降档。 图9 和图10是一组典型的粘滑曲线和正常拧紧对比图，图1的粘滑曲线在第一阶段预拧紧时出现反复波浪形跳跃，到150Nm后瞬间快速跃迁到达终拧扭矩200Nm，拧紧结束。与图2正常拧紧曲线相对比，从150Nm到200Nm，应有约30度转角，而粘滑曲线仅5度左右。因此，上述发生粘滑的拧紧点会出现轴向预紧力不足的“假拧紧”。
图11波浪跳跃+跃迁粘滑曲线 连接点信息：后副车架与车身连接点，车身焊接螺栓M14X1.5，过电泳漆，副车架电泳漆，六角法兰螺母，锌镍合金电镀+尼龙胶。
图12 波浪跳跃+跃迁粘滑曲线 连接点信息：前副车架与车身连接点，车身焊接螺母M14X1.5，过电泳漆，副车架电泳漆，六角法兰螺栓。 图11和图12都是前段波浪跳跃+急速跃迁的粘滑曲线，只不过跃迁之后还有一小段平滑曲线直至拧紧结束。这与急速跃迁直接到拧紧结束基本类似，只是跃迁程度不同而已，都会导致拧紧后轴向力不足。对于这种情况，合理的设置监控角度可以及时发现此类粘滑。 2.7 台阶跃迁式 这种粘滑曲线没有波浪式跳跃，也不会有尖叫声，不容易引起工人的注意。但通过设置合理的角度监控，可以及时发现这种异常。 这种粘滑曲线在降档之后重新启动时，扭矩快速跃迁到一较大值，然后再平滑上升直至结束。
图13 台阶跃迁式1 连接点信息：发动机悬置到副车架连接点，悬置材料为铸铝，表面喷砂处理，副车架上焊接螺母，涂布黑色电泳漆，螺栓表面处理为geomet321+plus M
图14 台阶跃迁式2 连接点信息：前轮摆臂与球头座连接，三个点，两个点螺母，一个点螺栓 2.8屈服后跳跃式 这种粘滑多在连接副实验中发现，如果采用扭矩法安装，则基本无影响。但出现这种现象也就预示着此连接副存在较大的粘滑风险，应尽量消除以避免大批量装配时在屈服点前发生粘滑。
图15 屈服后跳跃式 连接点信息： 螺栓M10×1.25×45-10.9级，表面处理：久美特geomet321涂覆，支撑面采用电泳处理垫片，螺母采用本色内螺纹孔 2.9 粘滑跳跃曲线合集
图16 合集欣赏1
图17 合集欣赏2 连接点信息：后扭梁与车身连接点，M12X1.25-10.9,车身焊接螺母，螺栓锌美特+乐泰化学胶，150Nm定扭安装 2.10无粘滑曲线图 正常无粘滑曲线应如图18所示，拧紧的任意阶段曲线都应平滑无剧烈波动，且弹性范围曲线应呈一条直线，降档后重新启动，扭矩应与降档前基本相同。
图18 无粘滑拧紧曲线 3粘滑的消除 看到这，可能很多朋友看到熟悉的曲线了吧。相信很多朋友在工作中一定看见过上面一种或多种粘滑曲线，无一例外，这些粘滑都会对拧紧产生不利的影响。那么有什么方法可以消除这些粘滑呢？ 对于粘滑现象及消除方法，汽车主机厂及工具厂商都有大量研究，下面摘录部分解释。 3.1 大众VW01131 2018-03版的大众标准VW01131附录D1对粘滑进行了评述，其认为对于法兰螺栓，法兰面内凹导致实际仅外边缘接触，拧紧时由于热影响导致摩擦系数变高，摩擦系数大于0.2时会发生粘滑现象。见图19 D.1和D.2。
图19 扭矩-时间曲线图 解决的办法是按标准VW60468的要求控制支撑面的倾角。 对于螺纹啮合长度很大的轻合金以及球磨铸铁，也容易导致粘滑问题。 3.2福特FST-10 福特FST-10连接副实验规范中提到了连接副应避免出现粘滑现象，粘滑现象是一种声学现象，屈服点之前发生粘滑的，降低转速被认为是一种有效的措施，另外则交给紧固件工程师去解决；对于屈服点之后发生粘滑的，可以通过改变装夹方式来消除。 3.3马头工具 马头工具在资料(可见百度文库网页链接：https://wenku.baidu.com/view/b6f294413169a4517623a31d.html)中指出，粘滑可分为发生在头下支撑面和螺纹两种，头下支撑面的为高频，而螺纹部分的为低频。只有大于20HZ以上的高频粘滑才会产生人耳可听见的 “尖叫螺栓”，小于20HZ的低频粘滑人耳听不见。因此，正如小编在开头所说，“尖叫”并不是判断粘滑的位移方法。 其同时指出，粘滑的后果有三点：1.导致扭矩-夹紧力关系失效，扭矩合格后夹紧力可能未达预期，夹紧力不足；2.工具在一次拧紧中受到交变载荷数百次，损耗快；3.传感器同样受到交变载荷，精度下降快。 导致粘滑的因素，通常有：工件表面粗糙；连接副摩擦系数高；软连接，拧紧过程发热严重；拧紧速度太高，导致涂层脱落和发热严重。另外，某些涂层，如达克罗和久美特容易导致粘滑。 对于消除粘滑的措施，其认为主要有，对于工具：启动加速度不能太大；齿轮比不能太大，反作用力臂的刚性应足够。其它方面：应降低转速；降低摩擦系数来消除。 3.4.小编经验 综上及小编在工作中的分析，认为，粘滑是由于支撑面或螺纹部分在拧紧过程中不能平稳滑动而产生的现象，如果如连接副产生共振且频率在20HZ以上就会产生尖叫。 粘滑的产生有工具、转速的原因，但根本还是连接副本身润滑性不足所导致，这一润滑性是由连接副的表面状态，接触面尺寸及表面处理材料所共同决定的。不同的连接副润滑性产生粘滑的风险性不同。连接副的润滑性是内因，转速、齿轮比、夹持方式等是诱导因素。 对于诱导因素不合理，如转速很高的情况，首先应降低转速，如依然不能消除粘滑，则应从连接副本身的润滑性上去想办法解决。 在实践中，小编发现螺栓久美特geomet321 PlusM+对手件电泳漆的配对方式极易发生粘滑；此外，锌美特，德尔肯也有较高的粘滑风险；而magni565很少出现粘滑。因此，小编提出了涂层材料的粘滑兼容性的问题，对此，小编进行过大量的模拟实验，后续将分享实验结果。 |
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