扭力扳手的標準裡沒有保管規定
有位工程師問,為什麼扭力扳手收進工具箱之前一定要歸零,而且他的反對理由講得不錯:彈簧在持續荷重下鬆弛得很慢,真正讓它壞掉的是反覆循環,那放著不歸零到底礙到什麼。他還帶了一個反例:產線上的扳手固定鎖在一個設定值,每年校正,一直都沒事。八十一則回覆給出三種答案。標準給的是第四種,而且講的是完全另一件事。
那串討論得出來的東西
最高票 176 分講的是彈簧在長期靜載下潛變,把校正值帶走。 它底下那則補了一個重要的限定:潛變通常比循環疲勞慢得多, 而扭力扳手正好是它仍然可能主導的少數情況之一, 因為那根彈簧的循環次數很少,而它回彈的力道就是量測本身。
第二種答案 131 分,跟冶金完全無關。 歸零收起來的扳手,不會被一個從工具箱走到現場中間分心的人, 拿起來就用昨天的設定值。有一則描述了核能專案的做法: 技師設定、檢查員複驗,兩個人一起簽下扳手序號、校正狀態與設定值。
第三種是軼事:一支扳手在接近量程上限的狀態放了十年,之後 click 得很低。
前兩種都值得留著,而三種都不在 ISO 6789 裡面。 我們把兩部都翻過一遍去找那條規定。 「保管」這個詞總共出現一次,而且是在講另一件事的條文裡。
「保管」唯一出現的那一處
ISO 6789 在 2017 年被拆成兩部。第 1 部管設計與品質符合性試驗, 以及製造商必須聲明什麼;第 2 部管校正與量測不確定度的計算。 「保管」出現在第 2 部的 4.1 節,在那句告訴你怎麼選校正間隔的話裡面。
間隔應依這些因素選定:要求的最大容許量測誤差、使用頻率、 操作時的典型負載,以及操作與保管時的環境條件。 保管條件是選間隔的輸入。 它不是間隔的替代品,而那一條對於工具等待期間該停在量程的哪個位置,一個字都沒有寫。
沒有人講的那個答案:間隔
同一條對「你自己沒有程序的時候怎麼辦」講得異常直接。 使用者若未實施測試設備的管制程序, 12 個月或 5,000 次循環,先到者為準,可作為預設間隔, 而且是從第一次使用起算,不是從購買日或證書上的日期起算。
有管制程序的話,扭力工具應被納入,間隔依上面那些因素導出, 再依歷次校正實際看到的結果調整。不管日曆走到哪裡,有三件事會把問題重設: 大於第 1 部過載試驗值的過載、維修、 以及任何可能影響性能的不當操作。第 1 部把那個過載試驗定在 不低於最大扭矩值的 125 %, 所以實務上的讀法是:壓過量程上限四分之一,那支扳手就該送校正, 跟它被收得多整齊無關。
一個被傳錯的數字。搜這個題目會看到「ISO 6789 的校正上限是 24 個月」。 那個數字是真的,但它屬於另一台儀器:那是第 2 部 4.3 節裡 扭矩量測裝置(也就是校正設備本身)的最長間隔。 扳手的預設值是 12 個月或 5,000 次循環。
同一張 Table 4 的偏差值,值得帶去看任何帶小數的規格, 因為在幾十牛頓米這個量級上,它比大家在爭的那幾位數字還大: 那個 18.75,是 225 除以 12。
5,000 這個數字從哪裡來,以及焊死的扳手不是土法
那個循環數不是隨手取的。第 1 部的耐久試驗把工具 在機構操作的每一個方向各跑 5,000 次循環, 速率每分鐘 5 到 20 次,跑完之後仍然要落在容許偏差內、而且不能有損傷。 預設的重新校正次數,就是型式試驗證明它撐得住的那個次數。 這樣讀比把它當成一個整數有用得多。
分類也值得知道,因為它正好回答了原發問者真正提出的那件事。 ISO 6789 把手動扭力工具分成指示式 Type I 與設定式 Type II。 你轉握把調的那種 click 扳手是 Type II A 類:可調、有刻度或顯示的扳手。 產線上鎖死在一個值的那種是 Type II B 類:固定設定的扳手。標準給了它名字,那不是權宜之計。
而且耐久試驗知道有這種東西。Type II 的 B 類與 E 類, 那 5,000 次循環是在額定預設扭矩值上跑的,不是在最大值。 換句話說,那支調不了的扳手,型式試驗就是在它調不下來的那個設定值上做的, 而且做完還得留在容許偏差裡面。
那個容許偏差是什麼,以及它不是什麼
第 1 部的 Table 4 給設定式工具的最大容許相對偏差。 A、B、C 三類是10 N·m 以下 ±6 %,10 N·m 以上 ±4 %; D、E、F、G 四類全段 ±6 %。Table 3 對指示式工具做同一件事: A 與 D 類 ±6 %,B、C、E 類在同一個分界上是 ±6 % 與 ±4 %。
那些百分比適用的是工具的規格扭矩範圍以內,而同一組條款把那個範圍定義成 從最低刻度值往上算,不是從零算。 一個很小的值設在一支很大的扳手上會怎樣,以及標準為什麼要求工具把刻度下面那一段標出來, 是範圍那一條單獨拿出來讀的事。
那一節裡有一句值得讀兩遍。判定是否符合這一細分條時, 扭力工具與量測裝置的不確定度不予考慮。 偏差與不確定度在這裡是兩個不同的量,而後者是第 2 部另外算的一套。 一張報告了其中一個的證書,並沒有報告另一個。
而且工具的 ±4 % 不等於接頭的 ±4 %。 VDI 2230 把「在原始接頭上校正過的扭矩鎖付」放在 ±17–23 %, 而大家常引的 ±25 % 追下去是 NASA RP-1228 不是 VDI。 那些數字各自從哪裡來、實際在量什麼, 見你的鎖緊方法把預力控制得多差。 扳手是裡面比較小的那一項。
所以到底要不要歸零
歸零吧。它不花你任何成本,而且那串討論裡活下來的理由是程序面的,不是冶金面的: 停在最小值的扳手,不會被一個被打斷過的人拿去用昨天的設定值。 那是一種真實會發生的失效,而且發生在很專心的人身上。
這個習慣買不到的是間隔。 那支工具之所以在容許偏差內,是因為它在 12 個月或 5,000 次循環之內校正過, 而且之後沒有被過載、維修或不當操作。這三件事裡只要有一件的誠實答案是「不知道」, 該先修的就不是它被收在哪個刻度上。 而且把接頭算進來之後,扳手能控制的那一段比多數人以為的小, 見扭矩與夾緊力與 扭矩規格假設了一個摩擦狀態。
這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步,或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的,見指定一顆螺絲,那篇寫的是順序,以及為什麼順序做反了是重工。
常見問題
ISO 6789 有規定扭力扳手要歸零保管嗎?
沒有。我們把 2017 版的兩部都翻過去找。「保管」只出現一次,在第 2 部 4.1 節,那裡把保管的環境條件列為選校正間隔的因素之一,跟要求的最大容許量測誤差、使用頻率、操作時的典型負載並列。整份標準沒有任何一條在講工具該停在哪個設定值。這不代表歸零是錯的,只代表它是習慣而不是要求。
扭力扳手多久要校正一次?
有測試設備管制程序的話,扭力工具必須被納入,間隔由 4.1 節那些因素導出,再依歷次校正的結果調整。沒有的話,標準給的預設值是 12 個月或 5,000 次循環先到者為準,從第一次使用起算。另外三種情況不看日曆也要校正:受到大於第 1 部過載試驗值的過載、維修之後、以及任何可能影響性能的不當操作之後。
ISO 6789 的重新校正間隔是 24 個月嗎?
對扳手不是。24 個月是用來校正工具的那台扭矩量測裝置的最長間隔,寫在第 2 部 4.3 節。這個數字被掛在錯的儀器上流傳。工具本身的預設值是 12 個月或 5,000 次循環。
我們把產線的扳手鎖死在一個設定值,這樣是不是不合標準?
那是標準裡面的一個類別。ISO 6789 把設定式扭力工具分成 Type II,其中 B 類就是「固定設定的扳手」。第 1 部的耐久試驗對 B 類與 E 類,那 5,000 次循環是在額定預設扭矩值上跑,不是在最大值上跑。也就是說固定設定的工具,型式試驗就是在它實際使用的那個狀態下做的,而且做完仍然要留在容許偏差內。
我的扳手證書寫 ±4 %,那我的預力也有這麼準嗎?
沒有,而且差很多。±4 % 是 Type II 的 A、B、C 類在 10 N·m 以上的最大容許相對偏差,而規定它的那一條還明講:判定符合性時連工具與量測裝置的不確定度都不予考慮。預力的散布是方法與接頭的性質:VDI 2230 把「在原始接頭上校正過的扭矩鎖付」放在 ±17 到 23 %。摩擦條件造成的傷害比扳手大得多。
參考資料
- ISO 6789-1:2017 — 手動扭力工具,設計與品質符合性試驗;第 4 節分類、5.1.5 與 Table 3/4 最大容許偏差、5.1.6 過載試驗、5.1.7 耐久試驗
- ISO 6789-2:2017 — 手動扭力工具,校正與量測不確定度;4.1 使用中的校正與預設間隔、4.3 量測裝置的間隔
- VDI 2230 第 1 部 — 在原始接頭上校正的扭矩控制之鎖付係數
- NASA RP-1228 扣件設計手冊 — Table VII,扭力扳手 ±25 % 這個常被引用數字的出處
ISO 6789 兩部都是讀公開的預覽 PDF。第 2 部的預覽含完整的第 4 節,間隔與那唯一一次「保管」都在裡面。第 1 部的預覽在第 5 節中途結束,所以第 4 節分類、5.1.5 與 Table 3/4、5.1.6、5.1.7 引自預覽,但第 6 節的量測程序不在裡面,本篇任何內容都不應被當成在描述一次校正實際怎麼進行。彈簧潛變那個問題是刻意留著的:來源討論串裡證據最好的兩則互相限定,而我們兩個方向都查不到已發表的實測,所以這一頁報告的是標準要求什麼,不是彈簧會怎樣。VDI 與 NASA 的數字引自上面連到的站內頁面,那裡把它們的來歷追過一遍。
詢價
如果一個扭矩值送到我們這裡的時候帶著工具類別或校正日期,也請一起給。 那兩項會改變那個數字的意思,而它們正是最常在圖面到產線之間掉的兩樣東西。