楊維建，馬臣斌

(天府新區(qū)信息職業(yè)學院，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險之一是密封性不足，導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，螺紋的扭矩標準不同于常規(guī)軟連接的扭矩標準。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)鍵扭矩的管控主機廠一般選擇帶傳感器的擰緊工具(如擰緊機或定扭電槍)擰緊，以實時存儲和傳輸擰緊力矩。但制動管路緊固操作一般在機艙或汽車底盤上，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，其主要風險是無法對制動管路的擰緊力矩進行監(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行自檢，同時質(zhì)檢人員定期抽檢，檢測頻次根據(jù)實際生產(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、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°)，因為采用該方法測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)扭矩標準值確定

鑒于定置扭力扳手擰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)扭矩標準值通過計算扭矩標準差和均值來確定。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)以下公式計算靜態(tài)扭矩的均值μ、標準差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)扭矩標準值為11～21 N·m。

5 結(jié)語

標準差是反映一組數(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。對于正態(tài)分布，正負3個標準差之內(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)扭矩的檢測標準，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，即可認定制動管路擰緊力矩超差，存在制動管路密封性不合格風險。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，有利于主機廠管螺紋扭矩管控工作的開展和實施。