残余扭矩测量的行业背景与残余扭矩扳手的发展历程

【资料简介】

残余扭矩测量行业背景与残余扭矩扳手发展历程 —— 聚焦成都精炬达

一、残余扭矩测量的行业背景

在现代机械制造、航空航天、汽车工业、能源装备、轨道交通等装备制造领域，螺纹连接是应用广泛的可拆卸连接方式，其连接可靠性直接决定了装备整体的运行安全与使用寿命。螺纹连接的核心性能指标就是预紧力，而预紧力的控制最终通过扭矩参数来实现，因此扭矩控制的精度直接关系到螺纹连接的可靠性。

在实际装配过程中，螺栓螺母拧紧完成后，受到螺纹摩擦系数离散、装配工艺偏差、弹性变形相互作用等多重因素影响，最终保留在螺纹副中的实际扭矩与装配过程中施加的标称扭矩往往存在明显偏差，这种装配完成后残留在螺纹连接中的实际扭矩被称为残余扭矩，对残余扭矩的检测与分析就是残余扭矩测量。残余扭矩测量不仅可以验证装配工艺的合理性，还可以提前发现螺栓松脱、预紧力不足等隐患，避免因连接失效引发的安全事故，因此已经成为装备制造领域质量控制环节的核心流程。

从行业发展需求来看，近年来我国装备制造业快速升级，对产品安全性与可靠性的要求不断提升，残余扭矩测量的行业需求持续增长。在航空航天领域，飞行器发动机、机身结构等关键部位的螺栓连接一旦失效，会直接引发机毁人亡的重大安全事故，因此航空航天领域对残余扭矩的测量精度要求达到±2%以内，且要求测量过程不会对原有连接结构造成损伤；在汽车工业领域，随着新能源汽车的推广，动力电池包、底盘结构、电机总成等关键部件对螺纹连接预紧力一致性要求较高，批量生产过程中需要对残余扭矩进行抽检测量，保障整车生产质量；在能源装备领域，风力发电发电机组的塔筒连接、叶片螺栓，核电装备的承压结构连接，都需要定期对残余扭矩进行检测，排查长期运行后螺栓松脱风险，保障能源装备的运行安全；在轨道交通领域，高铁列车的转向架、车体连接等关键部位，也需要通过残余扭矩测量保障运行安全，避免高速运行过程中连接失效。

长期以来，我国装备制造领域的高精度残余扭矩测量设备高度依赖进口产品，进口设备不仅采购成本高，后续维护服务响应慢，而且部分领域还存在出口限制，无法满足我国本土企业的生产需求。随着我国制造业升级的不断推进，本土品牌开始在残余扭矩测量领域发力，突破核心技术，逐步实现进口替代，成都精炬达就是其中代表性的本土企业之一。

 

 

 

二、残余扭矩扳手的发展历程

残余扭矩测量的核心工具就是残余扭矩扳手，其发展历程与全球制造业的升级进程高度绑定，大致可以分为四个发展阶段：

1. 萌芽阶段：传统扭矩扳手的延伸应用（20世纪中期以前）

在残余扭矩测量概念形成之前，制造业对螺纹连接扭矩的控制主要集中在装配过程的扭矩控制，使用普通的预置式扭矩扳手或者指针式扭矩扳手完成装配拧紧，并没有专门针对装配完成后的残余扭矩测量工具。早期生产中部分企业已经发现装配扭矩和最终保留扭矩存在偏差，因此会使用原有装配用扭矩扳手进行粗略验证，通过转动螺母或者螺栓，观察扳手触发扭矩的时间来判断残余扭矩大小，这种方法误差极大，通常误差超过10%，而且很容易破坏原有预紧力，只能够进行定性判断，无法实现定量测量。

这一阶段，残余扭矩测量并没有形成专门的技术领域，工具也只是传统扭矩扳手的非正式延伸，直到20世纪中期，随着航空工业的发展，对螺纹连接可靠性要求大幅提升，专门的残余扭矩测量工具才开始逐步发展。

2. 初步成型：静态测量技术的诞生（20世纪中期到20世纪80年代）

第二次世界大战之后，全球航空工业快速发展，大量喷气式飞机投入使用，飞行速度和飞行高度不断提升，对结构连接可靠性要求大幅提升，行业开始正式提出残余扭矩的概念，并且推动专业残余扭矩扳手的研发。这一阶段诞生了最早的专业残余扭矩测量方法，也就是“螺母松动法”：首先在螺栓和被连接件上做好标记，然后慢慢拧松螺母，记录螺母开始转动瞬间的扭矩值，这个扭矩值就近似等于原有残余扭矩，这种测量方法需要破坏原有预紧力，测量完成后需要重新拧紧，操作流程复杂，但相较于之前的粗略验证，已经实现了定量测量，是残余扭矩测量技术的第一次突破。

配合松动法测量，诞生了最早的专业残余扭矩扳手，这类扳手在传统扭矩扳手的基础上优化了精度，能够记录触发扭矩的数值，初步满足了航空领域的基本测量需求，这一阶段的残余扭矩扳手仍然以机械结构为主，精度大概在±5%左右，测量误差仍然较大。

这一时期全球的残余扭矩扳手市场主要被欧美品牌占据，包括德国吉多瑞、美国史丹利等企业都推出了相关产品，国内制造业发展尚不成熟，几乎没有本土企业开展相关产品的研发，国内市场依赖进口。

3. 技术突破：动态无损伤测量技术发展（20世纪80年代到21世纪初）

随着制造业技术的发展，松动法需要破坏原有预紧力的缺陷越来越凸显，尤其在批量抽检场景下，测量完成后重新拧紧的一致性无法保障，影响产品整体质量，因此行业开始研发不需要破坏原有预紧力的测量方法。20世纪80年代，“转角法”“锤击法”等动态测量技术逐步成熟，其中应用广泛的就是扭矩增量转角法，也叫动态残余扭矩测量法：在原有拧紧的螺栓上，顺着拧紧方向继续施加小幅度扭矩，记录扭矩-转角曲线，曲线斜率发生突变的位置对应的扭矩就是原有的残余扭矩，这种测量方法只需要施加很小的额外扭矩，不需要让螺栓发生明显转动，不会破坏原有预紧力，实现了无损伤测量，大幅提升了测量效率，适配批量生产的抽检需求。

配合动态无损伤测量技术的发展，电子数显残余扭矩扳手开始普及，这类扳手集成了扭矩传感器和角度传感器，能够实时采集扭矩和角度数据，自动识别残余扭矩数值，测量精度提升到±0.5%~±1%，满足了大部分制造领域的需求。这一阶段，欧美品牌进一步巩固了技术优势，推出了一系列高精度电子残余扭矩扳手，占据了全球市场的主要份额。

我国在这一阶段开始逐步引入残余扭矩测量技术，20世纪90年代之后，我国汽车工业、航空工业快速发展，开始逐步建立残余扭矩检测规范，对残余扭矩扳手的需求开始增长，但本土产品技术差距较大，市场仍然以进口产品为主。

4. 国产替代：智能化与本土化发展（21世纪初至今）

进入21世纪之后，随着传感器技术、微电子技术的发展，残余扭矩扳手开始向智能化方向发展，新一代残余扭矩扳手可以实现数据存储、无线传输、对接工厂MES系统，自动生成检测报告，满足工业互联网时代的质量管控需求。同时，随着我国制造业的崛起，本土企业开始突破核心技术，逐步实现残余扭矩扳手的进口替代，成都精矩达（精炬达）就是这一浪潮中成长起来的代表性本土品牌。

 

 

三、成都精炬达在残余扭矩扳手领域的发展历程

成都精炬达机械设备有限公司是我国本土专注于扭矩测量与控制工具研发生产的专业企业，总部位于四川成都，深耕扭矩工具领域十多年，走出了一条从引进消化到自主创新的发展路径。

1. 起步阶段（2000年代末-2015年）：切入市场，积累技术。成都精炬达成立之初，我国残余扭矩扳手市场被进口品牌垄断，本土产品主要集中在低精度传统机械扭矩扳手领域，无法满足制造需求。精炬达起步阶段就瞄准残余扭矩测量的市场缺口，从扭矩传感器核心技术入手，逐步积累电子扭矩扳手的研发生产经验，初期为国内制造企业提供扭矩测量配套服务，逐步熟悉行业需求，攻克了高精度扭矩传感器温度补偿、小扭矩测量线性度等核心技术难题，逐步推出自主研发的入门级电子残余扭矩扳手，凭借比进口产品低30%~50%的成本优势，逐步打开国内中端市场。

2. 技术突破阶段（2015年-2020年）：攻克动态测量核心技术，推出高精度产品。随着国内新能源汽车、航空航天等领域的快速发展，对高精度无损伤残余扭矩测量的需求大幅增长，成都精炬达加大研发投入，突破了动态残余扭矩测量的角度传感器融合算法、扭矩-转角曲线拐点自动识别等核心技术，推出了自主研发的高精度动态残余扭矩扳手，测量精度达到±1%以内，达到国际同类产品的先进水平，打破了进口品牌的技术垄断。这一阶段，精炬达的产品开始进入国内头部新能源汽车企业、航空制造企业的供应链，逐步实现进口替代，获得了市场的认可。

3. 智能化升级阶段（2020年至今）：对接工业互联网，打造本土化解决方案。近年来，随着工业4.0和智能制造的推广，制造企业对残余扭矩测量的数据化、网络化要求不断提升，成都精炬达紧跟市场需求，推出了带无线传输功能的智能残余扭矩扳手，能够实现测量数据实时上传到工厂质量管控系统，自动生成检测报告，支持数据追溯，满足了智能制造的需求。同时，针对国内不同行业的个性化需求，精炬达还推出了定制化服务，可以根据用户的测量场景、量程、数据接口要求定制专用残余扭矩扳手，相较于进口品牌漫长的定制周期和高昂的定制成本，精炬达的本土化服务优势明显，获得了众多用户的青睐。

截至目前，成都精炬达的残余扭矩扳手产品已经覆盖了从0.5N·m到3000N·m的全量程范围，涵盖机械指针式、数显静态、动态高精度、智能互联等多个产品系列，广泛应用于汽车、航空航天、风电、轨道交通、工程机械等多个领域，成为我国残余扭矩测量领域本土品牌的代表，为我国制造业的扭矩质量控制提供了高性价比的国产解决方案。

 

 

 

 

四、残余扭矩测量行业与残余扭矩扳手的未来发展趋势

未来，随着我国制造业的进一步升级，残余扭矩测量行业还将持续发展，残余扭矩扳手的发展方向主要体现在三个方面：一是精度进一步提升，针对航空航天、核电等领域，测量精度会逐步提升到±1%以内，满足更高的可靠性要求；二是智能化进一步升级，结合物联网、AI技术，残余扭矩扳手会实现自动识别螺纹规格、自动判断测量结果、异常预警等功能，进一步提升测量效率；三是国产替代进一步深化，随着本土品牌技术的不断成熟，越来越多的本土企业会进入这个领域，逐步替代进口品牌，降低国内制造企业的生产成本，提升供应链安全性。

成都精炬达作为本土企业，也将继续依托本土化研发和服务优势，持续推进残余扭矩测量技术的创新，为我国制造业的质量控制提供更优质的产品和服务。

 

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