《汽車緊固連接螺栓軸力測試超聲波壓電陶瓷片法》征求意見稿

ICS43.040

T33

QC

中華人民共和國汽車行業(yè)標準

QC/T1613—2014

汽車緊固連接螺栓軸力測試超聲波壓電

陶瓷片法

BoltTensionTestProcedureforAutomotiveThreadedJoints--UltrasonicMethod

byPiezoelectricceramics

（工作組討論稿）

QC/TXXXXX—XXXX

汽車緊固連接螺栓軸力測試超聲波壓電陶瓷片法

1范圍

本標準規(guī)定了汽車緊固連接螺栓軸力測試超聲波壓電陶瓷片法的測試裝置和測試方法。

本標準適用于M6～M27的螺栓，夾持長度不小于2.5d。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本標準的應用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB/T3103.1緊固件公差螺栓、螺釘、螺柱和螺母

GB/T16823.2-1997螺紋緊固件緊固通則

GB/T16823.3-2010緊固件扭矩-夾緊力試驗

3術語和定義

GB/T16823.2-1997規(guī)定的下列術語和定義適用于本標準。

3.1

螺紋連接體Boltedjoint

由螺紋緊固件和被連接件構成的總體

3.2

屈服緊固軸力Yieldclampingforce

擰緊時螺栓達到屈服的軸力

3.3

屈服緊固扭矩Yieldtighteningtorque

擰緊時達到屈服緊固軸力的扭矩

3.4

極限緊固軸力Ultimateclampingforce

擰緊時螺栓發(fā)生斷裂的軸力

4測試設備

4.1扭矩角度傳感器

1

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扭矩測量允許誤差在2%范圍內，角度測量允許誤差為±1°。

4.2軸力傳感器

軸力傳感器測量允許誤差在1%范圍內。

4.3超聲波測量裝置

數(shù)據(jù)采集頻率應大于1000Hz，信號靈敏，顯示分辨率能夠區(qū)分0.1ns的回波時間差。測量裝置應包

含溫度補償接口。

4.4壓電陶瓷片

壓電陶瓷片的使用頻率應介于2MHz~10MHz之間。

4.5標定墊塊

標定墊塊用于調整標定時的夾持長度，其剛度應符合GB/T16823.3-20106.2的要求，能承受緊固軸

力和支撐面摩擦扭矩的復合載荷，而不應產(chǎn)生永久變形和位移。

5試驗樣品

5.1試驗螺栓

試驗螺栓的狀態(tài)應與實車應用的狀態(tài)一致，應保證其清潔，不允許螺紋的磕碰傷，以防止改變螺栓

的摩擦系數(shù)。

如無特殊約定，樣本至少10個。

5.2被夾持零件和螺母

被夾持零件和螺母應與實車應用的狀態(tài)一致，運輸途中應適當進行保護，保證其清潔及防止磕碰，

以模擬實際的連接狀態(tài)。

被夾持零件可在不影響螺紋連接體模擬的情況下，進行切割取樣，以方便裝夾或運輸。

6測試程序

6.1試件的預制備

試驗前螺栓頭部和尾部需加工成平面，如圖1所示，并在其一端粘貼壓電陶瓷片。加工過程中，應

保持螺栓表面清潔、干燥，避免對螺紋及其它表面造成污染或磕碰傷，從而影響螺栓的扭矩軸力關系；

加工過程中，還應減少對扳擰高度的影響。

2

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公稱直徑d（mm）6≤d≤1010<d≤1616<d≤27

t（mm）0.050.080.14

說明：

1）基準A應盡可能靠近頭部，并在距頭部0.5d以內;基準A可以是光桿或螺紋部分，但不應包括螺

紋收尾或頭下圓角部分。（引用GB/T3103.1）

2）MD表示以螺紋大徑軸線為基準軸線。

圖1試件加工尺寸公差示意圖

6.2螺栓軸力標定

6.2.1檢查試驗零件數(shù)量和狀態(tài)。

6.2.2選擇適當量程的擰緊工具、扭矩角度傳感器和軸力傳感器，并配置好超聲波測試裝置。

6.2.3螺栓軸力標定的試驗裝夾應符合GB/T16823.3-20106.2的要求，螺栓可旋入試驗支承圓盤內螺紋

孔或實際試驗螺母，調整軸力傳感器上墊塊的厚度，確保螺栓夾持長度與實際連接點相同。

6.2.4擰緊緊固件至合適扭矩或轉角值，記錄螺栓軸力和超聲波傳播的時間差，如無特殊說明，應擰緊

過螺栓的極限緊固軸力點。

6.2.5重復步驟6.2.1-6.2.4，螺栓軸力標定試驗最小樣本量為5個。

6.2.6擬合生成螺栓軸力的標定曲線如圖2所示。

3

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圖2軸力與時間差的標定曲線

6.3螺栓裝配軸力試驗

6.3.1檢查試驗零件數(shù)量和狀態(tài)。

6.3.2安裝試樣到夾具或T型槽臺,優(yōu)先保證測試螺栓的位置為豎直或水平,裝夾牢固以保證緊固中試

樣不發(fā)生跟轉或滑移。

6.3.3選擇適當量程的擰緊工具、扭矩角度傳感器，并配置好超聲波測試裝置如圖3所示。

圖3超聲波壓電陶瓷片法軸力測試示意圖

6.3.4若無特殊要求，應在螺栓擰緊前15分鐘內進行回波時長清零，即以此時螺栓回波時長作為零位基

4

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準，并記錄此時的溫度，若后續(xù)螺栓軸力測試時，環(huán)境溫度超過此基準溫度±5℃時應進行溫度補償，

溫度補償方法參見各超聲波測量裝置設備的使用說明，可使用設備供應商推薦的理論補償系數(shù)，或采用

實際螺栓標定的補償曲線進行補償。

6.3.5若無特殊要求，工具按照實際裝配的參數(shù)設置，并補償螺栓測試時與清零時環(huán)境的溫度差，擰緊

后記錄扭矩－軸力－角度曲線。

6.3.6重復6.3.1至6.3.5步驟，完成所有樣本的測試。

6.4殘余軸力試驗

6.4.1檢查試驗零件數(shù)量和狀態(tài)，如果連接點經(jīng)過動態(tài)載荷驗證，溫度有變化，應在常溫下靜置足夠長

時間，以保證恢復到環(huán)境溫度。

6.4.2設置好超聲波測試裝置，測試螺栓的殘余軸力，并補償螺栓測試與清零時環(huán)境的溫度差。

6.4.3如果螺栓采用扭矩法在彈性區(qū)域擰緊，則直接測試目前螺栓相對于擰緊前的時間差，比對螺栓擰

緊時的標定曲線，直接讀出殘余軸力值。

6.4.4如果螺栓采用扭矩轉角法擰緊至屈服區(qū)域，以目前螺栓傳播的時間為基準，將螺栓松開，測試松

開后螺栓傳播的時間差，并取絕對值。然后將該螺栓在軸力傳感器上進行標定，生成該已屈服螺栓的標

定曲線，通過時間差的絕對值在該標定曲線上直接比對螺栓的殘余軸力。

7測試報告

測試報告應包含如下內容：

a)緊固件描述：零件號及規(guī)格、樣本數(shù)量、狀態(tài)；

b)試驗設備信息：型號、量程；

c)試驗條件：夾持長度、擰緊扭矩參數(shù)、溫度；

d)試驗日期和持續(xù)時間；

e)與本標準所述流程的任何不同之處；

f)試驗曲線：為方便數(shù)據(jù)分析，試驗后記錄的扭矩－軸力－角度曲線，可合并在一張圖上，并對齊

到目標扭矩或轉角起始點扭矩，如圖4所示。

g)試驗數(shù)據(jù):試驗數(shù)據(jù)可按照表1的格式進行處理。

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圖4試驗曲線處理示意圖

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表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

貼合點貼合點貼合點轉角起轉角起轉角起目標值目標值目標值

扭矩角度軸力始點扭始點角始點軸點扭矩點角度點軸力

矩度力

Nm°kNNm°kNNm°kN

樣本1

樣本2

---

樣本n

平均值X

標準差δ

X-3δ

X+3δ

Min

Max

_________________________________

7

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前言

本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標準由全國汽車標準化技術委員會(SAC/TC114)提出并歸口。

本標準起草單位：泛亞汽車技術中心有限公司、上海汽車集團股份有限公司技術中心、上汽大眾汽

車有限公司、北京汽車集團越野車有限公司、東風汽車集團股份公司技術中心、中國第一汽車股份有限

公司天津技術開發(fā)分公司、安徽江淮汽車集團股份有限公司、上海泛華緊固系統(tǒng)有限公司、上海茲懋儀

器科技有限公司、優(yōu)勢博研（北京）科技有限公司、上海天乘實業(yè)有限公司、上海華測智科材料技術有

限公司、日泰（上海）汽車標準件有限公司、上海上標汽車緊固件有限公司、富奧汽車零部件股份有限

公司緊固件分公司、深圳航空標準件有限公司、浙江瑞強汽車部件有限公司。

本標準主要起草人：石小崗、葉又、周飛、賈金龍、劉文敏、張海江、廖亞忠、欒儉新、李萬江、

賈炳強、韋小華、甘露、郭林健、霍揚、孫應兵、張大平、尚修鋒、姚偉慶、李興慧、張中軍、張守娟。

本標準為首次發(fā)布。

I

GB/TXXX—XXXX

原則，本標準對此進行了補充。同之處與創(chuàng)新性；

1、與1495的配套性（科學性、

ISO362-3中未列出awottest＜aurban這種情中國工況）；

增加了當awottest小于aurban時況時kp的計算公式，基于與國內汽車行2、識別1495與ISO362-1的不

5.5

部分功率系數(shù)的計算公式駛車外加速噪聲測量方法相統(tǒng)一的原同之處與創(chuàng)新性；

則，本標準對此進行了補充。例：中國存在這種車型，試驗中

遇到過這種情況；

基于與國內汽車行駛車外加速噪聲測量

增加了車輛動態(tài)測試再現(xiàn)性

8.3.3方法相統(tǒng)一的原則，起草組對此條進行1、增加可操作性；

周期性要求

了修改。

增加內容：“如果汽車整備質量

mkerb已經(jīng)超過汽車測試質量mt，

則不需加載?！?/p>

基于與國內汽車行駛車外加速噪聲測量“加載質量的重心應盡可能靠近

修改了虛擬或實際汽車測試

9.4.2.1方法相統(tǒng)一的原則，起草組對此條進行后軸（后軸組）中心線?！?/p>

質量計算表

了修改。1、增加了N2、N3類汽車質量的

限定條件，增加可操作性；

2、減小了測量的不確定度；

3、與1495更加配套；

增加內容：“有些汽車可能裝有

不同的變速器軟件程序或常用行

駛模式（如運動模式、冬季模式

增加了有些汽車可能裝有不和自適應模式等）。如果汽車采

ISO362-3中沒有此部分內容，增加后

同的變速器軟件程序或常用用不同的模式都能達到有效的加

9.5.1.3.1加速度選擇更加明確，與現(xiàn)有國標噪聲

行駛模式的情況下的加速度速度值，則汽車生產(chǎn)企業(yè)應說明

技術體系一致，起草組討論后決定增加。

選擇要求并驗證，汽車在測量時所用模式

的加速度值最接近awotref?！?/p>

1、識別出汽車先進技術所帶來的

試驗條件的變化；

對于裝備有手動變速器，自

動變速器，自適應變速器或

基于與國內汽車行駛車外加速噪聲測量1、把修改后的標準內容寫進編制

無級變速比（CVT）變速器等

9.5.1.3.2方法相統(tǒng)一的原則，起草組對此條進行說明，說明與1495的配套性及先

能夠鎖定傳動比的設備進行

了修改。進性；

測量的汽車的擋位選擇條件

進行了修改

基于與國內汽車行駛車外加速噪聲測量

9.5.1.3.41495內容，增加方法相統(tǒng)一的原則，起草組對此條進行

了修改。

基于與國內汽車行駛車外加速噪聲測量1、充分考慮當今測量技術的進

修改數(shù)據(jù)保留位數(shù)，與1495

9.6.2方法相統(tǒng)一的原則，起草組對此條進行步，對測量結果提出更高的要求，

保持一致

了修改。更加滿足目前噪聲測量的要求；

四、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果

對汽車加速行駛車外噪聲的室內、外通過噪聲測量存在的差異性問題進行了研究，通過應用靜音光

頭輪胎及其附加聲學裝置最小化室內輪胎噪聲從而獲取室內情況下的動力總成和進排氣噪聲，自由滾動

11

GB/T17346—XXXX

A

A

附錄A

（資料性）

測量方法框圖

A.1測量方法框圖

試驗操作數(shù)據(jù)記錄測量/三維構建

開始

按照6.1的要求進行車輛準備

構建X平面、Y平面、Z平面

記錄加速踏板、制動踏板、離合

器踏板上表面輪廓、踏板兩側支將記錄的踏板輪廓形成踏板中心線

將踏板置于自由狀態(tài)位置

撐物表面、未受壓地板表面及擱及中點

腳踏板的輪廓

測量4.3規(guī)定的各項尺寸

將踏板分別置于下述指定位置：

a）加速踏板置于最大行程位置，

b）制動踏板置于乘用車500N，

其他汽車700N的加載位置構建P平面

c）離合器踏板置于300N或達到

限位的加載位置，以踏板行程記錄踏板上表面下邊緣最低點

較小的加載力位置為準坐標將踏板輪廓、踏板中心線、6.2.7

測量的踵點、離合器踏板測量點、

加速踏板參考點、制動踏板參考點、

離合器踏板參考點踏板處于6.2.4

確定乘坐位置H點和實際靠背角記錄的上表面下邊緣最低點坐標投

影至Y平面上

根據(jù)H30計算出對應的鞋具平面

角（A47），并將H點測量裝置記錄踵點坐標

按照6.2.7調整將座椅R點Y坐標、加速踏板參考

點、離合踏板參考點、制動踏板參

考點、踏板處于6.2.3記錄的自由

將H點測量裝置按照6.2.8調整記錄離合器踏板測量點坐標