《汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电陶瓷片法》

QC/TXXXXX—XXXX

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)提出并归口。

本标准起草单位：泛亚汽车技术中心有限公司、上海汽车集团股份有限公司技术中心、上汽大众汽

车有限公司、北京汽车集团越野车有限公司、东风汽车集团股份公司技术中心、中国第一汽车股份有限

公司天津技术开发分公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、上海泛华紧固系统有限公司、上海兹懋仪

器科技有限公司、优势博研（北京）科技有限公司、上海天乘实业有限公司、上海华测智科材料技术有

限公司、日泰（上海）汽车标准件有限公司、上海上标汽车紧固件有限公司、富奥汽车零部件股份有限

公司紧固件分公司、深圳航空标准件有限公司、浙江瑞强汽车部件有限公司。

本标准主要起草人：石小岗、叶又、周飞、贾金龙、刘文敏、张海江、廖亚忠、栾俭新、李万江、

贾炳强、韦小华、甘露、郭林健、霍扬、孙应兵、张大平、尚修锋、姚伟庆、李兴慧、张中军、张守娟。

本标准为首次发布。

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汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电陶瓷片法

1范围

本标准规定了汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电陶瓷片法的测试装置和测试方法。

本标准适用于M6～M27的螺栓，夹持长度不小于2.5d。

2规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T3103.1紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母

GB/T16823.2-1997螺纹紧固件紧固通则

GB/T16823.3-2010紧固件扭矩-夹紧力试验

3术语和定义

GB/T16823.2-1997规定的下列术语和定义适用于本标准。

3.1

螺纹连接体Boltedjoint

由螺纹紧固件和被连接件构成的总体

3.2

屈服紧固轴力Yieldclampingforce

拧紧时螺栓达到屈服的轴力

3.3

屈服紧固扭矩Yieldtighteningtorque

拧紧时达到屈服紧固轴力的扭矩

3.4

极限紧固轴力Ultimateclampingforce

拧紧时螺栓发生断裂的轴力

4测试设备

4.1扭矩角度传感器

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扭矩测量允许误差在2%范围内，角度测量允许误差为±1°。

4.2轴力传感器

轴力传感器测量允许误差在1%范围内。

4.3超声波测量装置

数据采集频率应大于1000Hz，信号灵敏，显示分辨率能够区分0.1ns的回波时间差。测量装置应包

含温度补偿接口。

4.4压电陶瓷片

压电陶瓷片的使用频率应介于2MHz~10MHz之间。

4.5标定垫块

标定垫块用于调整标定时的夹持长度，其刚度应符合GB/T16823.3-20106.2的要求，能承受紧固轴

力和支撑面摩擦扭矩的复合载荷，而不应产生永久变形和位移。

5试验样品

5.1试验螺栓

试验螺栓的状态应与实车应用的状态一致，应保证其清洁，不允许螺纹的磕碰伤，以防止改变螺栓

的摩擦系数。

如无特殊约定，样本至少10个。

5.2被夹持零件和螺母

被夹持零件和螺母应与实车应用的状态一致，运输途中应适当进行保护，保证其清洁及防止磕碰，

以模拟实际的连接状态。

被夹持零件可在不影响螺纹连接体模拟的情况下，进行切割取样，以方便装夹或运输。

6测试程序

6.1试件的预制备

试验前螺栓头部和尾部需加工成平面，如图1所示，并在其一端粘贴压电陶瓷片。加工过程中，应

保持螺栓表面清洁、干燥，避免对螺纹及其它表面造成污染或磕碰伤，从而影响螺栓的扭矩轴力关系；

加工过程中，还应减少对扳拧高度的影响。

2

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公称直径d（mm）6≤d≤1010<d≤1616<d≤27

t（mm）0.050.080.14

说明：

1）基准A应尽可能靠近头部，并在距头部0.5d以内;基准A可以是光杆或螺纹部分，但不应包括螺

纹收尾或头下圆角部分。（引用GB/T3103.1）

2）MD表示以螺纹大径轴线为基准轴线。

图1试件加工尺寸公差示意图

6.2螺栓轴力标定

6.2.1检查试验零件数量和状态。

6.2.2选择适当量程的拧紧工具、扭矩角度传感器和轴力传感器，并配置好超声波测试装置。

6.2.3螺栓轴力标定的试验装夹应符合GB/T16823.3-20106.2的要求，螺栓可旋入试验支承圆盘内螺纹

孔或实际试验螺母，调整轴力传感器上垫块的厚度，确保螺栓夹持长度与实际连接点相同。

6.2.4拧紧紧固件至合适扭矩或转角值，记录螺栓轴力和超声波传播的时间差，如无特殊说明，应拧紧

过螺栓的极限紧固轴力点。

6.2.5重复步骤6.2.1-6.2.4，螺栓轴力标定试验最小样本量为5个。

6.2.6拟合生成螺栓轴力的标定曲线如图2所示。

3

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图2轴力与时间差的标定曲线

6.3螺栓装配轴力试验

6.3.1检查试验零件数量和状态。

6.3.2安装试样到夹具或T型槽台,优先保证测试螺栓的位置为竖直或水平,装夹牢固以保证紧固中试

样不发生跟转或滑移。

6.3.3选择适当量程的拧紧工具、扭矩角度传感器，并配置好超声波测试装置如图3所示。

图3超声波压电陶瓷片法轴力测试示意图

6.3.4若无特殊要求，应在螺栓拧紧前15分钟内进行回波时长清零，即以此时螺栓回波时长作为零位基

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准，并记录此时的温度，若后续螺栓轴力测试时，环境温度超过此基准温度±5℃时应进行温度补偿，

温度补偿方法参见各超声波测量装置设备的使用说明，可使用设备供应商推荐的理论补偿系数，或采用

实际螺栓标定的补偿曲线进行补偿。

6.3.5若无特殊要求，工具按照实际装配的参数设置，并补偿螺栓测试时与清零时环境的温度差，拧紧

后记录扭矩－轴力－角度曲线。

6.3.6重复6.3.1至6.3.5步骤，完成所有样本的测试。

6.4残余轴力试验

6.4.1检查试验零件数量和状态，如果连接点经过动态载荷验证，温度有变化，应在常温下静置足够长

时间，以保证恢复到环境温度。

6.4.2设置好超声波测试装置，测试螺栓的残余轴力，并补偿螺栓测试与清零时环境的温度差。

6.4.3如果螺栓采用扭矩法在弹性区域拧紧，则直接测试目前螺栓相对于拧紧前的时间差，比对螺栓拧

紧时的标定曲线，直接读出残余轴力值。

6.4.4如果螺栓采用扭矩转角法拧紧至屈服区域，以目前螺栓传播的时间为基准，将螺栓松开，测试松

开后螺栓传播的时间差，并取绝对值。然后将该螺栓在轴力传感器上进行标定，生成该已屈服螺栓的标

定曲线，通过时间差的绝对值在该标定曲线上直接比对螺栓的残余轴力。

7测试报告

测试报告应包含如下内容：

a)紧固件描述：零件号及规格、样本数量、状态；

b)试验设备信息：型号、量程；

c)试验条件：夹持长度、拧紧扭矩参数、温度；

d)试验日期和持续时间；

e)与本标准所述流程的任何不同之处；

f)试验曲线：为方便数据分析，试验后记录的扭矩－轴力－角度曲线，可合并在一张图上，并对齐

到目标扭矩或转角起始点扭矩，如图4所示。

g)试验数据:试验数据可按照表1的格式进行处理。

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图4试验曲线处理示意图

6

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表1数据统计处理

贴合点贴合点贴合点转角起转角起转角起目标值目标值目标值

扭矩角度轴力始点扭始点角始点轴点扭矩点角度点轴力

矩度力

Nm°kNNm°kNNm°kN

样本1

样本2

---

样本n

平均值X

标准差δ

X-3δ

X+3δ

Min

Max

_________________________________

7

ICS43.040

T33

QC

中华人民共和国汽车行业标准

QC/T1613—2014

汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电

陶瓷片法

BoltTensionTestProcedureforAutomotiveThreadedJoints--UltrasonicMethod

byPiezoelectricceramics

（工作组讨论稿）

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汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电陶瓷片法

1范围

本标准规定了汽车紧固连接螺栓轴力测试超声波压电陶瓷片法的测试装置和测试方法。

本标准适用于M6～M27的螺栓，夹持长度不小于2.5d。

2规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T3103.1紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母

GB/T16823.2-1997螺纹紧固件紧固通则

GB/T16823.3-2010紧固件扭矩-夹紧力试验

3术语和定义

GB/T16823.2-1997规定的下列术语和定义适用于本标准。

3.1

螺纹连接体Boltedjoint

由螺纹紧固件和被连接件构成的总体

3.2

屈服紧固轴力Yieldclampingforce

拧紧时螺栓达到屈服的轴力

3.3

屈服紧固扭矩Yieldtighteningtorque

拧紧时达到屈服紧固轴力的扭矩

3.4

极限紧固轴力Ultimateclampingforce

拧紧时螺栓发生断裂的轴力

4测试设备

4.1扭矩角度传感器

1

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扭矩测量允许误差在2%范围内，角度测量允许误差为±1°。

4.2轴力传感器

轴力传感器测量允许误差在1%范围内。

4.3超声波测量装置

数据采集频率应大于1000Hz，信号灵敏，显示分辨率能够区分0.1ns的回波时间差。测量装置应包

含温度补偿接口。

4.4压电陶瓷片

压电陶瓷片的使用频率应介于2MHz~10MHz之间。

4.5标定垫块

标定垫块用于调整标定时的夹持长度，其刚度应符合GB/T16823.3-20106.2的要求，能承受紧固轴

力和支撑面摩擦扭矩的复合载荷，而不应产生永久变形和位移。

5试验样品

5.1试验螺栓

试验螺栓的状态应与实车应用的状态一致，应保证其清洁，不允许螺纹的磕碰伤，以防止改变螺栓

的摩擦系数。

如无特殊约定，样本至少10个。

5.2被夹持零件和螺母

被夹持零件和螺母应与实车应用的状态一致，运输途中应适当进行保护，保证其清洁及防止磕碰，

以模拟实际的连接状态。

被夹持零件可在不影响螺纹连接体模拟的情况下，进行切割取样，以方便装夹或运输。

6测试程序

6.1试件的预制备

试验前螺栓头部和尾部需加工成平面，如图1所示，并在其一端粘贴压电陶瓷片。加工过程中，应

保持螺栓表面清洁、干燥，避免对螺纹及其它表面造成污染或磕碰伤，从而影响螺栓的扭矩轴力关系；

加工过程中，还应减少对扳拧高度的影响。

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公称直径d（mm）6≤d≤1010<d≤1616<d≤27

t（mm）0.050.080.14

说明：

1）基准A应尽可能靠近头部，并在距头部0.5d以内;基准A可以是光杆或螺纹部分，但不应包括螺

纹收尾或头下圆角部分。（引用GB/T3103.1）

2）MD表示以螺纹大径轴线为基准轴线。

图1试件加工尺寸公差示意图

6.2螺栓轴力标定

6.2.1检查试验零件数量和状态。

6.2.2选择适当量程的拧紧工具、扭矩角度传感器和轴力传感器，并配置好超声波测试装置。

6.2.3螺栓轴力标定的试验装夹应符合GB/T16823.3-20106.2的要求，螺栓可旋入试验支承圆盘内螺纹

孔或实际试验螺母，调整轴力传感器上垫块的厚度，确保螺栓夹持长度与实际连接点相同。

6.2.4拧紧紧固件至合适扭矩或转角值，记录螺栓轴力和超声波传播的时间差，如无特殊说明，应拧紧

过螺栓的极限紧固轴力点。

6.2.5重复步骤6.2.1-6.2.4，螺栓轴力标定试验最小样本量为5个。

6.2.6拟合生成螺栓轴力的标定曲线如图2所示。

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图2轴力与时间差的标定曲线

6.3螺栓装配轴力试验

6.3.1检查试验零件数量和状态。

6.3.2安装试样到夹具或T型槽台,优先保证测试螺栓的位置为竖直或水平,装夹牢固以保证紧固中试

样不发生跟转或滑移。

6.3.3选择适当量程的拧紧工具、扭矩角度传感器，并配置好超声波测试装置如图3所示。

图3超声波压电陶瓷片法轴力测试示意图

6.3.4若无特殊要求，应在螺栓拧紧前15分钟内进行回波时长清零，即以此时螺栓回波时长作为零位基

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准，并记录此时的温度，若后续螺栓轴力测试时，环境温度超过此基准温度±5℃时应进行温度补偿，

温度补偿方法参见各超声波测量装置设备的使用说明，可使用设备供应商推荐的理论补偿系数，或采用

实际螺栓标定的补偿曲线进行补偿。

6.3.5若无特殊要求，工具按照实际装配的参数设置，并补偿螺栓测试时与清零时环境的温度差，拧紧

后记录扭矩－轴力－角度曲线。

6.3.6重复6.3.1至6.3.5步骤，完成所有样本的