本來以為這現象是因為螺絲與螺絲孔被技師安裝不良後受損所造成(因為以前都自己拆裝並沒有這樣的問題)
後來因為我改 BBS 鋁圈後,螺絲似乎有冷焊現象,我想用防卡劑來改善這問題,為了保持為原廠鎖 130Nm 下螺絲的拉伸量或張力保持不變,要先正確量量測螺絲鎖緊的位置,我遵循原廠建議的需要乾淨無油脂,刻意用類似煞車清潔劑的溶劑來強力去油,務必清潔到面紙擦不出任何髒污為止,而且是螺絲的咬合面,螺牙咬合部位,鋁圈螺絲孔等,都要徹底去油,清潔.結果鎖一次而已,一樣觀察到螺絲把鋁圈孔的鋁刮擦下來的問題:
在繼續往下說明前,先來提一下螺絲鎖緊的原理:
https://www.youtube.com/watch?v=AAIccJ6gpxg&t=537s
1.螺絲是靠被拉長產生的張力,來使兩個零件被拉夾緊,而最大的拉長量,或是張力,不可以超過 Yield point,在沒超過 Yield point下處於彈性變形,重複使用時能可保持相同的張力:
2.一般利用扭力扳手等工具來控制鎖僅扭力,其實目的是要控制螺絲的拉伸長度,或說是張力保持一樣,
a.一個完全沒被潤滑的螺絲,其實鎖緊的扭力有 50%+40%=90%是用來克服摩擦力,僅有10%用於使螺絲拉長:
b.螺牙使用潤滑油,使摩擦力下降20%,則作用於使螺絲拉長產生張力的扭力則提升 20%, 所以變成30%
也就是因此,當在一個經過潤滑的螺絲,使用無潤滑的扭力規格,會使螺絲拉更長,就有可能使螺絲超過 Yeild point,落入塑性變形,無法回復原狀.
因為影響這些摩擦力的因素非常多,所以比較小心的作法是要自己量一次,
https://www.antiseize.com/PDFs/torque_specifications.pdf
在這篇說明中可以看到,如果想量測一樣螺絲拉伸長度的鎖緊扭力,可以先在螺絲上做一個記號,然後轉鬆 1/4 圈,逐步增加扭力扳手的扭力,直到記號能完全重合,而且鎖緊過程中,轉動需要緩慢等速,不可以停止轉動再轉動,這樣會產生最大靜摩擦力使得量測值錯誤.
我實測時類似這樣:
扭力扳手最好也選擇在扭力範圍中間左右的扳手,例如要鎖 120Nm,則選擇 40~200Nm 的扭力扳手,這樣的量測比較準,而且扭力扳手長度足夠,也比較能做到穩定等速的轉動:
https://www.youtube.com/watch?v=xUmMSHSLMeA&t=311s
後來我查到一些資料:
https://www.westcoastfasteners.com.au/pdf/ajax%20handbook.pdf
上述參考手冊的49-52頁我截取一些重點：
Because friction is the major unknown variable affecting the relationship between torque applied and tension induced, the presence of light oil lubrication is the minimum standard recommended for consistency in controlled tightening of fasteners. Most plain finish fasteners are supplied with a sufficient oil residue from their processing but plated finishes will generally require oiling or adjustment to the torque recommended in Ajax Fasteners’ Technical Data.
In recent tests of bright zinc plated parts the tension at a given torque was found to progressively reduce by 50% over five tightenings of an unlubricated assembly while a well lubricated assembly showed no reduction over five retightenings and only a 9% over twelve retightenings. The results of these tests are shown in Figures 15-18.
因為Google 翻譯還是不太正確，我簡單的說，就是螺絲仍是需要有少量的潤滑油，原廠規範的螺絲要Dry, 不能有油脂，是指不能用丙酮類的去油脂劑去清潔螺絲，同時我在取得BBS 原廠鋁圈螺絲時，包裝打開我發現每一顆都有油，而且是佈滿整顆螺絲，只是這種油不像機油這麼黏稠
手冊與影片提到的：要使螺絲在固定扭力下提供穩定的夾緊力道，需要有輕微的潤滑
沒有潤滑，多次鎖緊，夾緊力道的變化：
有潤滑，多次鎖緊，夾緊力道的變化：
可以看到有潤滑的穩定很多. 另外聽說航空業鎖螺絲是需要上油的,我不確定是否這篇文獻也一樣有提到
這影片有提到,原廠規範的扭力要求螺絲 Dry and clean是指螺絲仍是需要有少量的潤滑油,就是噴 WD-40 然後擦掉多餘的部分,並不是要用類似丙酮類的強力去油脂劑去清潔螺絲與螺絲要合面,物件咬合面:
https://www.youtube.com/watch?v=xUmMSHSLMeA&t=311s
而這也讓我想到 BBS 新螺絲取得時,就是整顆都類似噴過 WD-40 那樣油油的,可惜我沒有在那時就量測有無上防卡劑的扭力差異,而那時也不太會有螺絲因為摩擦力太大而把螺絲孔的鋁磨刮下來的問題,事實上,我測試過使用防卡劑後,單純用面紙把螺絲與螺絲孔都擦乾淨,不要使用去油脂劑,這樣也不會把螺絲孔的鋁磨刮下來.
我實際測試螺絲與螺絲孔用有機溶劑完整去油脂,與僅用面紙擦乾淨,量測一樣的螺絲拉長量下的扭力值:
可以看到當去油過度,一樣的螺絲拉長量下,使用防卡劑,扭力需要下降到 40Nm, 對於原本鎖 130Nm 而言這與普遍文獻看到的扭力下降比例下降太多了,即使使用潤滑度最好的石墨,扭力也只下降到 50~55%,
而使用防卡劑降到30% 最有可能的是清油過度,使得原本螺絲拉長度就不足,即便我只用面紙擦到無油,54%~70Nm 的扭力比例上也算很低.但這至跟一般文獻看到的 130Nmx70%=91 Nm 接近一點,如果很多人都是鋁圈孔與螺絲完整去油脂再鎖,應該這樣的夾合力還夠
另外之所以這麼重視鋁圈螺絲拉長或張力是否足夠大?是因為需要足夠大,才能避免鋁圈與煞車碟盤的咬合面,在車子大扭力輸出時不會因為打滑而扭斷螺絲,因次這個面保持乾淨,有足夠大的磨擦力是很重要的,尤其是性能車種
總之,目前從文獻與實際使用的經驗來看,螺絲有時還是需要有少量的油會比較理想,而使用防卡劑算是偏重度潤滑,要用那一種則是個人選擇,也有鎖緊規範是一定要上油的,這種則需要使用那一種油都需要明確規範,當然也有些部位是完全不能有油,例如需要使用螺絲膠的時候,有油汙應該會黏不緊,而如果鋁圈螺絲使用防卡劑,那去輪胎店時,要特別注意不能照標準扭力鎖,不然可能超過 Yield point, 事先擦掉是個好選擇
VW 原廠鋁圈螺絲標示為 8.8級螺絲,查表建議扭力為121Nm, 這跟 VW 原廠維修手冊建議的 120Nm 很接近,不過 BBS 鋁圈螺絲我實在查不出是那一種等級的螺絲
