M12長螺紋火花塞安裝力矩控制方法

撰文/陳件明 陳小雙

■412001 株洲湘火炬火花塞有限責任公司 湖南 株洲

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M12長螺紋火花塞安裝力矩控制方法

撰文/陳件明 陳小雙

■412001 株洲湘火炬火花塞有限責任公司 湖南 株洲

鍋爐的安全穩定運行直接影響到生產單位的人身設備安全和蒸汽用戶的工作可靠性，影響鍋爐安全穩定運行的因素很多，需要對其加以改善才能夠提高鍋爐運行的安全性和穩定性。本文對影響鍋爐安全運行的因素進行分析，旨在提高鍋爐運行過程中的安全性和穩定性。鍋爐；安全運行；影響因素

對于M12長螺紋火花塞，由于安裝力矩控制不當造成的問題很多，最常見的問題有火花塞漏氣、電極燒蝕、殼體斷裂等。本文介紹了M12長螺紋火花塞安裝力矩控制失效的模式及后果和力矩控制的方法。M12長螺紋火花塞；安裝力矩

為實現節能減排目標，汽車發動機生產廠近幾年逐步推廣應用發動機小型化、多氣門和缸內直噴技術來實現小排量、大功率、低油耗的目標。這些新技術的應用，使得火花塞的安裝空間非常小，而為了降低火花塞的工作溫度，火花塞安裝孔設計得很長，改善散熱的效果?；谶@種設計理念，M12長螺紋火花塞的應用越來越普遍。然而這種火花塞由于安裝力矩控制不當造成的問題也很多，最常見的問題有火花塞漏氣、電極燒蝕、殼體斷裂等。

M12長螺紋火花塞的結構特點及失效模式

M12長螺紋火花塞包括國標體系中的LDK、LD、YL等系列產品，其螺紋規格為M12×1.25，螺紋長度在25～28mm之間，對于鋁缸蓋，推薦火花塞安裝力矩為20 ～25Nm。

圖1為火花塞結構示意圖，火花塞與汽缸蓋裝配后，有兩個密封結構，包括內密封與外密封。

圖2所示，當安裝力矩過大時，火花塞殼體部件在退刀槽部位容易被拉長（A段），導致火花塞內密封墊圈預緊力減小，而致火花塞內部漏氣。安裝力矩過大時殼體亦會在退刀槽處斷裂。

出現內部漏氣時，陶瓷組件與殼體的配合面不能緊密地貼合，而致陶瓷組件的熱量不能通過配合面有效散熱，而此處的散熱約占陶瓷裙部散熱總量的75%。散熱不良時，可能導致火花塞點火端溫度過高，當溫度超過850℃時，就會導致發動

圖1　火花塞結構示意圖

圖2　火花塞安裝力矩過大或過小時，漏氣通道

M12長螺紋火花塞安裝力矩控制方法

M12長螺紋火花塞的擰斷力矩一般在70～90Nm之間，過力矩（按火花塞相關技術標準，在承受該力矩時，火花塞的結構、性能不能有損壞）為45～50Nm，推薦的安裝力矩為20～25Nm。

目前火花塞安裝工具一般采用氣動或電動定力矩扳手、手動定力矩扳手、表盤式力矩扳手、普通套筒扳手。下面就上述幾種安裝工具說明力矩控制的方法。

發動機生產廠一般采用氣動或電動定力矩扳手，設定安裝力矩一般為推薦的安裝力矩。但是里面有一個問題，火花塞外密封墊圈是一個三層結構，它在安裝過程中有一個變形的過程。裝配生產線的節拍很快，扳手的旋轉速度也很快，當安裝力矩“沖”到設定值時，扳手自動停止旋轉，但此時密封墊圈的變形尚未完成。我們測試火花塞安裝，用電動定力矩扳手以28Nm擰緊，安裝后用表盤式力矩扳手復擰，實測復擰力矩值只有13～24 Nm，顯然火花塞預緊力有所衰減。要解決這個問題，可以適當提高電動定力矩扳手的力矩設定值，提高多少與扳手的旋轉速度相關，須進行工藝驗證。另一個方式是通過程序控制進給速度，當力矩達到一定值后，降低旋轉速度，使火花塞密封墊圈變形充分，達到規定的安裝力矩。圖5所示為推薦的安裝控制程序。

采用手動定力矩扳手安裝時，力矩一般設定為推薦值。裝配線工人為盡快地將火花塞擰到位，一般會較大幅度地扳動扳手手柄來擰裝（圖6中從A1到A2），當聽力矩扳手發出咔噠響聲時即停止扳動。這種安裝方式存在的一定的風險，當扳手轉動到A2位置，沒有達到規定力矩時（25Nm），會退回到A1位置，再扳一次。但是扳手轉動到A2位置時，力矩有可能非常接近規定的力矩，而未達到規定的力矩時（如24Nm），定力矩扳手不會發出咔噠響聲，此時再扳一次，由于慣性很有可能再次扳到A2位置?；鸹ㄈ麎|圈擰平后繼續旋擰時，安裝力矩會快速上升。

火花塞的實際安裝力矩在20～45Nm之間（圖7中綠色區域），火花塞能夠正常工作。從圖中也可以看到，如果扳手擺動幅度大，慣性動作使得扳手轉角超過40°，實際擰緊力矩有可能超過45Nm，甚至達到70～80Nm，易導致內密封破壞甚至殼體擰斷。正確的方法是，當火花塞墊圈與缸蓋貼合時力矩會明顯上升，此時有用較小的幅度擰動扳手（如圖6中B1～B2），防止安裝力矩過大。

采用表盤式扳手安裝時，操作人員需要關注指針變化，安裝速度比較慢，可以讓外密封墊圈充分變形，表盤讀數值也反應了火花塞安裝的真實值，適用于維修和試驗室安裝用。

圖5　火花塞安裝時，力矩控制或旋轉速度控制

圖6　火花塞安裝時的角度控制

圖7　安裝角度與安裝力矩的

對于常規的套筒扳手手工安裝火花塞，安裝扭斷力矩普遍在100Nm以上的M14螺紋火花塞，安裝力矩導致的失效極少，因其扭斷強度比較高，當安裝力矩大于80Nm以上，安裝人員憑手感扳動不了，即會停止擰進。然而對于M12長螺紋火花塞，由于其結構的特殊性，火花塞殼體抗扭能力比較差，過力矩不宜超過45N.m，不太適合用普通套筒扳手安裝。

作者簡介：

陳件明（1966.3-），男，湖南茶陵人，本科，高級工程師，主要研究方向：火花塞的設計與制造，發動機點火系統。