液相色谱中金属螺纹紧固的正确扭矩

序言
金属螺丝在日常生活随处可见,在精密仪器上更是种类繁多,以液相色谱来说主要分为以下两类作用:
1、结构紧固作用
2、流路密封紧固作用

每种螺丝都有对应的紧固扭矩,超过扭矩要么拧花、要么拧断。
先来一波拧花的


原因:工具不良、刀头型号和螺丝不匹配、扭矩过大等都会造成这种拧花。
解决方法:一般可以通过夹持螺丝蘑菇头拧出、钻头打掉螺丝蘑菇头、切割一字槽、断丝取出器逆时针拧出、电火花堆焊等方法解决。

此种拧花虽然麻烦但是能解决,但是刃环固定螺栓的断裂就相当棘手了。
再来一大波断裂的
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以上这一波坏的可就不只是螺丝了,对应的母件由于刃环的膨胀力,基本没有完好拿出来的可能,对此专门找过机械加工厂尝试机加以及电火花等各种方案,最终都会对母体件造成不可逆的破坏。因此,还要搭上对应的单向阀、泵头、压力传感器、管路过滤器、混合器等等,损失惨重。
那么这种破坏的原因是什么?
我们先来了解一下刃环密封原理:

下图夹好后刃环就退不下来了,依靠锥形面和母体接触达到密封目的。

为什么会断裂?
1. 用户不知道该使用多大的力道,拧紧时用力过猛,造成断裂;
2. 刃环锥形面磨损了,造成密封性差漏液,用户会不断加力拧紧,最终超过螺纹的破坏扭矩而断裂。
我们再来了解一下关于螺栓的破坏扭矩,刃环固定螺栓的材质是SUS316即316不锈钢。根据国标不锈钢螺纹破坏扭矩表并套用力学截面系数计算通孔螺栓破坏扭矩,最终计算结果:刃环螺栓的破坏扭矩为7.72N.M。
刃环螺栓破坏扭矩测试:
下面对两组样品(每组4个样本)做测试,看多大扭矩下会破坏。


最终测试结果如下:

常用工具大概是下图这个长度,可大概按照10cm的力臂长度来方便计算,7.72N.M破坏扭矩对应10cm长度工具端点的下压力是7.88kgf,按感觉来算大概工具端是15斤左右就会破坏,而老旧机器经常拆装的可能对应4-5斤左右就断裂了。

常规螺栓预紧力一般可以设定在破坏扭矩的70%左右,使用的力道结论如下:

最终 · 结论
常规紧固类十字、一字、内六角等螺丝安装时保证上紧不脱落即可;
刃环螺栓使用10cm长左右的扳手时,扳手端施力最大不超过5kgf为宜。
切记:如果多次拆装,刃环螺栓其破坏扭矩会大大下降!扳手端加到3kgf(6斤感觉)左右如果还漏液,为了规避风险,就要停止继续加力,而应该更换对应的新刃环、管路和紧固螺栓,千万不要靠大力出奇迹,很有可能变悲剧。
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