用于通用和“转移标准”应用的扭矩传感器静态校准
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应用领域 作为“转移标准”，用来校准扭矩扳手校准装置的扭矩扳手静态校准 高精度扭矩扳手的校准 介绍了扩展测量不确定度的分类和确定方法 专门设计通过杆臂施加扭矩的转接（或参考）扳手，对横向力和弯曲扭矩不敏感 下面的数字代表标准的段落 3.扭矩扳手的特征 • 该工具的所有组件，包括电缆，必须被识别（生产厂商的名称、类型、4或6线、序列号等等） • 必须表明额定扭矩 • 扳手与校准设备之间的连接不得引入侧向力或弯矩 • 可以修改扭矩施力点: – 在通用扭矩扳手范围内的转移扳手 (在额定扭矩功能的DKD-R 3-8内定义) – 在其他扭矩扳手中，手柄长度的一半 4.1 扭矩扳手的校准 • 校准 = 将已知扭矩应用于传感器并记录其提供的数据 • 如果由于交换的额外不确定性小于校准结果的相对不确定度的 1/3 (SCS
校准 校准是通过测量值与参照仪器(称为“参照”)的比较定义测量仪器计量特性中必不可少的一步程序。 VIM 国际计量学词汇中对校准的定义是: “在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都有测量不确定度，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系。” 此操作必须在规定的条件下，按照旨在达到指定目的的程序（以国际标准为优先）执行。 根据ACCREDIA所述: “为确保更准确和可靠的测量结果，校准可以确定仪器和测量系统的指示误差以及测定样品值”。 由认证实验室根据 ISO/IEC 17025执行的仪器校准流程及工作标准包括与较高水平的参照仪器进行比较，从而使其测量获得计量可追溯性的国家或国际标准的基本属性。 校准不应与术语“调整”混淆，校准仅允许对仪器的计量特性进行定义，而调整的目的则在于提高测量精度，即仪器读取值与参照标准已知值之间的差距。 校准的目的 校准被用于确定仪器的计量特性（精确度、可重复性、可再现性、迟滞、示值或插值误差、测量不确定度等等）， 以便定义其功能或验证其是否符合要求。 根据校准结果，在满足上述计量特性所确定的某些参数的基础上，可以按照规范规定，定义仪器的所属类别。 校准频率 虽然没有具体规则规定测量仪器校准的频率，但可以根据允许仪器保持其指定计量能力的估计变数，给出确定此频率的建议。 变数的类型: 使用的频率、使用的方法和环境条件、使用不当、对测量结果有疑、经任何维修保养之后(引用标准 UNI 10127-2)。 按照扭矩测量领域的标准，校准证书的有效时间被设定为26个月，但通常建议至少每年进行一次，特别是在有特殊可追溯性要求或有质量保证法规要求的情况下。 计量确认 计量确认是指“确保测量设备满足其预期用途所需的一系列操作要求”(标准 UNI EN 10012:2004)。 计量确认一般提供: –
引用当前标准，该标准将按版本 2017-第1部分更新 应用领域 用于控制紧固的手动扭矩工具静态校准。 该标准适用于以下所列的扭矩工具，特别是带有表盘指示器和咔嗒类扳手 分类 前提条件 • 校准装置测量的不确定度必须小于读数的±1%。 • I 型扭矩工具应加载到校准装置上，由校准装置增加施力，直至扭矩工具显示其扭矩值 • II 型设置扭矩工具应以其最多约80%额定扭矩值的增力加载到校准装置上。从80% 值到最终设定扭矩值的载荷必须在0.5 秒至4秒的时间段内缓慢和均匀地施加 校准装置的方向 • 方向信息取决于校准轴 校准前，必须确保: • 对于I 型表盘指示工具: 在测试之前已执行至多达待测操作方向最大值的预紧力，在载荷卸力后，指示器或电子示值已被设置到“0”。如进行任何其他操作方向的测试，应重复此程序 • 对于设置II 型扭矩工具: 在测试前，在待测操作方向上执行五次加载和卸力，在最大值(工具标称容量)不作测量。如进行任何其他操作方向的测试，应重复此程序 •
应用领域 静态校准，使用转移扭矩扳手，其扭矩传感器用于校准扭矩扳手和螺丝刀。 转移扭矩扳手为那些通过臂杆施加扭矩的设备。 因此，该指令考虑到了校准中传感器偏离力的关系，这在 DIN 51309 标准中未被计入。 介绍了扭矩传感器分类的步骤。 下面的数字代表标准的段落。 3.特性 • 该工具的所有组件，包括电缆，必须被识别（生产厂商的名称、类型、4或6线、序列号等等） • 必须表明标称扭矩 • 扳手与校准设备之间的连接不得引入侧向力或弯矩 • 在常用扭矩扳手的范围内，可以修改扭矩的施力点 4.1 扭矩传感器的校准 • 校准包括将扭矩应用到与实际使用和记录测量相对应的校准装置上 • 如果由于交换的额外不确定性小于校准结果的相对不确定度的 1/3 (SCS 在不确定度平衡中考虑到这一点)，我可以交换读取单位 • 组件和适配器必须能承受最大传输扭矩的1.5 倍
紧固螺栓的操作没您想象的那么琐细。按额定扭矩拧紧的螺丝其本身不是适当紧固持久稳定性的保证。将两个部件接合在一起的力是螺栓连接的预紧力。预紧力会拉伸螺丝，是防止接头松脱的唯一力量: 在明显已理想拧紧的背后，有几个问题可能导致接头松动或损坏 螺丝和接头错位 摩擦力过大 孔堵塞 螺栓连接过松 接头螺栓转错扭矩 用错螺丝 操作员犯错 用于紧固的拧紧工具或扳手有问题 如何确保生产沿线的紧固质量? 紧固耦合需要: 了解螺栓联结的扭矩/角度特性 研究螺栓力学 使用提供正确紧固策略的拧紧工具或扳手 实施质量控制体系，在装配过程结束时检查紧固质量 此外，生产沿线的关键拧紧点必须经过“认证”。紧固操作必须经过校准的工具执行， 并且必须跟踪紧固参数，与生产部件挂钩并存储在数据库中。 使用咔嗒扳手紧固 用咔嗒扳手紧固接头是最不精确也是最危险的方法。 咔嗒扳手不提供扭矩的读数, 最终扭矩受咔嗒扳手使用者的影响。过扭矩的风险尤其高，不可能保证操作的重复性。 最后，所施加的扭矩值可能因操作员的不当处理而改变:
正确拧紧螺栓是确保生产流程的质量所必不可少的步骤。 在生产线的末端，都需进行这最后的关键一步来完成生产线的质量控制：测量残余扭矩。 选择正确的紧固方案可确保螺栓按规格拧紧，但是紧固完成后螺栓连接会发生什么仍然未知。螺栓连接内还留存了多少预紧力? 为评估螺栓的残余扭矩，需要一个配备一个或多个残余扭矩检查方案的工具(例如数显扭力扳手)。数据必须在数据库中跟踪，并使用管理软件生成统计分析和报告，从而防止统计过程控制出错。 再启动转矩/角度 再启动转矩是测量残余扭矩的首选方法。 通过这一方法，数显扭矩扳手进一步应用扭矩旋转螺丝，并测量在螺丝开始移动时的扭矩。 在某些情况下，例如用一滴胶水锁止螺丝，再启动转矩与残余扭矩不重合。事实上，需要更高的扭矩来破除胶水(或克服因接头生锈而造成的摩擦力)，然后扭矩会下降，恢复随旋转的增长。 为了完成这项测试，数显扭矩扳手必须配备有扭矩传感器和用于角度测量的陀螺仪，并在上述两种情况下自动识别再启动转矩和残余扭矩的算法。 某些扳手型号提供了使用算法扭矩 / 时间而不是扭矩角度来检测残余扭矩的方法。用这种方法所得到的测量结果会受到操作员动作的影响，因此客观性较低、可重复性较差、可靠性较差。 在开发智能数显扭矩扳手和方法之前，峰值或角度的再启动转矩提供了有效测量，但客观性比自动识别要低。 事实上，扭矩的峰值受到操作员的影响，而扭矩角度需要精确了解螺栓连接的力学特性，并设置测试的正确参数: 松 – 紧法 用再启动转矩方法测量残余扭矩意味着有可能对被测螺栓造成过拧（即使在一般情况下，残余扭矩小于紧固扭矩，因此对残余扭矩的测试不太可能超过额定值）。 为避免过拧的风险，或在使用特大螺丝的特殊应用中，最好使用松-紧法：将耦合松开几度（比如10度，但取决于螺栓连接的扭矩 / 角度特征），然后检测拧回原始位置的扭矩。 以往，在手动执行测试前，螺丝的位置均用记号笔追踪： 而今天，采用陀螺仪的现代化数显扭矩扳手使这种方案对于操作者来说要简单得多。
汽车实例 什么是统计过程控制? 统计过程控制包括一组在某个流程上执行的统计测试(例如生产线)。旨在： 保证过程质量受控 防止错误 降低源于流程(或生产线)单元问题的成本 SPC 技术评估流程的可变性，以便识别不合格的概率。 例如: 某条汽车生产线有用动力工具（电动工具、气动工具、扳手）拧紧的关键螺栓。正确的拧紧程序对保证汽车的质量至关重要。 每天都要紧固成千上万枚螺丝，如何才能保证质量？ 万一出了差错，我们怎么能知道已经生产的汽车里发生了什么？ 设备能力(Cm、Cmk)和过程能力(Cp、Cpk) Cm和Cp Cm指数是指设备能力；它是机器在公差宽度内分布的次数。Cm 的值越高，机器就越好。 Cp 具有相同的含义，但它适用于过程而不是设备/机器。 Cm 和 Cp 说明给定公差等级的机器或过程的可重复性，不论它们是否为目标中心值。 Cmk和Cpk 要研究相对于目标值的设备或过程能力位置，您可以使用
在生产线上正确进行螺栓紧固是确保装配流程质量的根本一步。 那些管理已被采用的紧固方案的员工对扳手的选择和用途不总是清楚。 扳手种类繁多：咔嗒扳手、打滑扳手、带扭矩或扭矩/角度测量的模拟和电子扭矩扳手。 咔嗒扳手 咔嗒扳手施加扭矩并在某个阈值处发出咔嗒声，通常可调。 这种咔嗒可以是几度（有过紧的高度风险），也可高达几十度。 优点: 重量轻 价格便宜 缺点： 咔嗒点之后，扭矩继续施加，根据操作员，通常会造成过紧。因此，某些人习惯设定一个较低的目标值，但最终扭矩仍是操作员动作的直接结果，而非扳手的校准。 施加的扭矩受具体扳手操作的影响。不当处理会改变施加的扭矩。 紧固操作没有旋转控制（操作员可能紧固同一螺丝两次，或者螺栓的螺纹锁死，给予锁紧的假象） 扭矩无法测量和跟踪 打滑扳手 打滑扳手施加扭矩并在某个阈值处打滑，通常可调。打滑后，扭矩完全卸力，如果继续旋转，则会再次施加扭力。 优点: 重量轻 价格便宜 消除过扭矩风险 缺点： 仅用于低扭矩。某些型号能提供高达100 Nm或更高一些的扭矩值，这在扭矩突然卸力时已给操作员带来问题 由于扳手作用于不同的机械齿，每个打滑点都有与众不同的扭矩值 施加的扭矩受具体扳手操作的影响。不当处理会改变施加的扭矩。 紧固操作没有旋转控制（操作员可能紧固同一螺丝两次，或者螺栓的螺纹锁死，给予锁紧的假象） 扭矩无法测量和跟踪
使用咔哒扳手时，施加到螺栓上的扭矩要高于咔哒设定值。这是因为操作员在咔哒后不能立即停止操作。 较小的是咔嗒扳手的“断裂”角，较大的是施加扭矩高于预设咔嗒扭矩的概率。 因此，在测试/校准咔嗒扳手时，必须在扭矩分析仪系统中使用“第一峰值检测”算法，以检测咔嗒点而不是最大扭矩。 使用第一个峰值，结果通常有更多重复，并给出扳手的咔嗒机制的精度测量，不考虑操作人员的技能。 但无论如何，在使用咔嗒扳手时，施加于螺栓的实际扭矩应被认为是最大扭矩。 因此，为了评估施加于螺栓的实际扭矩，包括操作人员的影响，必须将扭矩分析仪系统设置到测量最大扭矩。 对操作员提供有关如何正确使用咔嗒扳手，以及如何与适当的扭矩分析仪系统配合使用来控制和校准咔嗒点是确保生产线上正确紧固作业的基本要求。
脉冲工具产生脉冲而非连续扭矩: 脉冲工具必须在静态传感器上进行测试（连接到扭矩测量仪的独立传感器或配备静态传感器的测试台): 其中某些工具带有截止阀，在达到目标扭矩时停止工具。在这种情况下，工具和传感器之间需要有一个机械模拟器: 对于脉冲工具来说，脉冲能量中只有一部分产生螺栓连接扭矩: 要调节脉冲工具，请按照以下步骤操作: 1 将工具调到低扭矩 2 拧紧螺栓 3 用一把质量控制扭矩扳手测量残余扭矩 4 调整工具扭矩，重复步骤2和3，直至达到所需的残余扭矩 拧紧操作后在螺栓检测出的实际残余扭矩，受螺栓的质量和刚度、使用的适配器、螺栓摩擦系数等因素的影响。 要在扭矩分析仪系统（或测试工作台）测得的扭矩和残余扭矩值之间取得相同的扭矩读数, 必须在扭矩分析仪系统中指定一个扭矩校正系数。