美系（含特斯拉）螺栓摩擦系数测试和要求

　　的重要性是目前大家都比较关注的，摩擦系数的大小和散差会极度影响紧固件的拧紧后预紧力。同样的拧紧扭矩拧紧后，不同的摩擦系数范围，会得到差别非常大的预紧力。

　　大家都比较熟知的50-40-10的螺栓扭矩分配原则，也就是说摩擦系数变化小，但是预紧力会变化非常大。

　　因为螺栓头支撑面和螺纹副的扭矩占比非常大，即使很小的摩擦系数变化，对螺栓头支撑面和螺纹副扭矩影响看似不是非常大，但是会影响产生预紧力的扭矩占比，可能会产生预紧力的占比因为摩擦系数的变化，产生了5%的增减，最终就会较大的影响预紧力的占比。

　　既然摩擦系数是很重要的，大家在设计螺栓时候，如何对摩擦系数来控制呢？

　　这就有必要了解国内外主机厂都是如何要求摩擦系数，了解对标车型的主机厂是怎么来控制摩擦系数范围的。

　　接下来，螺丝君 就分几次，把目前经常遇到的一些主机厂的摩擦系数要求做汇总说明。

　　本次主要介绍美系（含特斯拉、通用、福特、克莱斯勒等）主机厂的摩擦系数控制范围要求。

　　特斯拉是新能源汽车领域的标杆，目前网上也有特斯拉的标准，大家感兴趣可以查找原文进行研究。

　　对于M6及以上的螺栓，要采用M10x1.5的替代测试螺栓与量产零件一起表面处理加工，按照ISO 16047标准做扭矩拉力试验。拧紧转速要求30±3RPM，螺栓拉力载荷要求为28.3kN。

　　测试用螺母和垫圈采用没有表面处理的零件。最终测试的扭矩3西格玛范围满足40-56Nm。

　　通过计算反推可知，此时的螺栓在预紧力作用下的拧紧扭矩满足相关标准要求，需要的摩擦系数应为0.10-0.15.与正常特斯拉要求的0.10-0.16稍有不同，这一点需要特别注意。

　　有可能实际满足要求了0.16的摩擦系数，但是扭矩最大值就会超出56Nm的要求。

　　表面处理后的紧固件，摩擦系数测试按照ISO 16047标准的要求采用30±3RPM的拧紧转速，没有表面处理，且脱脂后的HH高硬度支撑面垫板或垫圈，其摩擦系数范围应满足0.10-0.16。

　　对于测试用螺母和螺栓也应采用类似的没有表面处理，且进行脱脂。在拧紧后，需要至少露出螺母2个完整的螺纹，同时，在夹紧长度范围内，要有至少1个完整的螺纹。

　　对于M10， 10.9级重型六角头螺栓按照ISO 16047标准进行扭拉试验。拧紧转速为30±3RPM，拉力载荷为24kN（该预紧力与正常ISO 16047规定要求不同，ISO 16047标准要求为保证载荷的75%，而特斯拉支撑面特性测试的预紧力要求仅仅约为保证载荷的50%）。

　　测试采用镀锌的测试螺母，非淬硬的电泳层测试垫圈和铝合金6061材料的测试垫圈。在电泳层和铝合金测试下的支撑面摩擦系数值都应在0.10-0.16的范围。

　　这一点也是类似于大众的标准要求，需要在电泳层和铝合金垫圈条件下都要测试，都能满足要求，特别新能源汽车中铝合金应用更加广泛。

　　对于M10， 10.9级重型六角头螺栓按照ISO 16047标准做扭拉试验。拧紧转速为100±10RPM，拉力载荷为48kN（该预紧力与正常ISO 16047规定要求不同，ISO 16047规定要求为保证载荷的75%，而特斯拉该项测试的预紧力要求约等于保证载荷）。

　　测试采用镀锌的测试螺母，非淬硬的电泳层测试垫圈。扭矩-时间或扭矩-角度的曲线将会揭示出扭矩能力的评估；一个能够很好的满足本要求的紧固件拧紧曲线必须是一个平滑的曲线。

　　这一点主要是模拟快速拧紧，验证螺栓连接在拧紧时候是否会出现粘滑效应，主要是验证在电泳涂层条件下是否会出现粘滑效应。

　　特斯拉标准对不同特性的测试要求，采用的轴力大小是不同的，这一点与ISO 16047标准存在一定的差别。

　　总体来看，对按照ISO 16047标准来说，摩擦系数要求满足0.10-0.16范围，对于电泳和铝合金接触面的支撑面摩擦系数也是要求满足这个范围要求，虽然在支撑面测试中预紧力为50%保证载荷。同时，还会要对在电泳层下进行拧紧粘滑效应的测试。

　　GM标准规定在初始表面处理认可时候要进行扭拉试验和摩擦系数试验，但是，在进行质量控制时候能进行扭拉试验，也能够直接进行摩擦系数试验。

　　从标准分析来看，对摩擦系数分别进行要求，还是仅仅对总摩擦系数进行要求，不是太明确。

　　在这种情况下，原则上能要求各分项摩擦系数都是满足范围要求。GM同时明确了6西格玛扭矩值和摩擦系数值都要求在范围内（扭矩值48±8Nm，摩擦系数值0.13±0.03）。

　　对于摩擦系数来说，6西格玛都在这个范围内，也就是基本对摩擦系数平均值和偏差都有了明确的规定。

　　对于锌铝涂覆的标准不同代号的摩擦系数也存在不一样的要求，但一般都要求摩擦系数的名义值，公差为±0.01,3西格玛值为±0.03。

　　对于摩擦系数范围要求更加严格，一般根据不同的代号要求0.10-0.16,或0.12-0.18。

　　本次内容就分享到这里，主要资料参考目前网上能够公开查到的资料，仅供参考，工大家对标，研究时了解使用，如有一些特殊的摩擦系数要求，请根据图纸或标准中具体的参考条款进行。