浅析螺栓的拧紧及断裂失效_张伟.pdf

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1、行业分析浅析螺栓的拧紧及断裂失效张伟（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062）摘要：文章从螺栓拧紧方法入手，对螺栓制造、拧紧过程及拧紧后经常出现的断裂质量问题进行初步探讨。关键词：预紧力；摩擦系数；扭矩；转角法；智能扭矩拧紧系统DOI:10.19474/j.cnki.10-1156/f.000855一、螺栓拧紧技术缺陷（裂纹）处的磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后在工件缺螺栓拧紧技术是确保机械系统可靠性的最重要技术之陷处表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积一。通过螺栓拧紧可以使被联接零件紧密贴合，同时因需要承即磁痕，在适当的

2、光照条件下，显现出缺陷的位置和形状。受一定的动载荷，需要被联接零件间具备足够的预紧力，以确导致螺栓断裂失效的常见原因主要发生在制造螺栓、螺栓保被联接零件的可靠联接和正常工作。拧紧、螺栓拧紧后（使用）过程中，具体如下：预紧力及摩擦系数对于螺栓是否拧紧的影响非常重要。（一）制造螺栓过程存在的主要问题虽然拧紧螺栓的力的大小通常是由扭矩值表示的，对螺纹联接1、高温淬火、回火等热处理过程产生原始热裂纹。2、化学而言最重要的指标不是扭矩值，而是螺栓的轴向预紧力。预紧成分中含碳量超过标准，引起塑性变形或脆性，导致断裂。3、力的大小直接影响联接的可靠性、紧密性、螺

3、纹的疲劳强度。由于表面含碳量减少，使螺栓表面硬度和强度降低，影响其接目前，在制造装配过程中普遍使用扭矩控制法、转角控制触强度和疲劳寿命。例如，螺栓螺纹表面或根部有脱碳层，导法拧紧螺栓。其中扭矩控制法是旋转螺栓或螺母时利用施加致螺栓松动，引起疲劳断裂。4、螺栓表面镀锌过程中，溶于钢的扭矩和螺栓的预紧力之间的关系所规定的一种拧紧方法。中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，产生氢脆现象，导致螺拧紧标准（规范）通常规定了一个具有相应公差范围的扭矩栓在低应力状态下发生延迟断裂。5、在螺栓磨削加工时，圆周数值。表面产生不规则金属断屑，引起局部应力集中现象，在此类

4、区转角控制法是转动螺母时将螺栓拉长而获得螺栓的预紧域内极易产生疲劳裂纹源，使螺栓的抗疲劳强度下降。6、硬度力，螺栓的伸长量用螺母转角表示，通过给螺母一定的转动量，值超过标准。硬度也是考核紧固件机械性能的重要指标。对使螺栓获得相应的预紧力，即使其达到预定的扭矩。于各性能等级的产品采用的材料是不同的，紧固件选用时机械螺栓的拧紧操作方式通常分为传统扭力扳手手工作业、智性能等级是重要的依据。能扭矩拧紧系统，具体如下：（二）螺栓在拧紧过程存在的主要问题手工拧紧时，使用经过校准的棘轮扭力扳手，这种工具在1、施加的扭矩不符合标准要求。例如：工具（扭矩扳手）没中断

5、扭矩的同时发出信号，即“咔嗒”的机械响声，表示已达到有定期校核、装配表面存在杂物、油脂、加工面的表面粗糙度不了规定的扭矩。通常采用防松标记法和拧紧法判断螺栓是否合格等问题。2、由于操作原因，导致个别螺栓漏紧固。3、螺栓松动以及达到规定的扭矩要求。防松标记法是检验前先在被拧紧后（使用）存在的主要问题：1）螺栓在运用过程中承受附加检测螺栓或螺母头部与被联接体之间使用专用油漆涂一细线，的外力冲击或弯曲疲劳应力导致变形。在小于螺栓抗拉强度表示相互的原始位置。当螺栓或螺母松动时，其与被联接体之的周期交变应力作用于材料上导致的材料失效。在循环载荷间发生相对位移

6、，此时防松标记错位。作用下，多次疲劳损伤累积造成。表现为拉伸疲劳断裂和弯曲采用传统方式手动作业装配，使用普通扭矩扳手拧紧后，疲劳断裂。在全部结构零件的破坏中，疲劳断裂占绝大多数。对于螺栓拧紧是否到位不易控制，在生产及运用过程出现螺栓在宏观上，没有明显的塑性变形，属于脆性断裂。2）螺栓松动松脱、漏拧、过扭等问题，很难评估该螺栓联接是否真正达到规也可以导致疲劳断裂，由于螺栓轴向预紧力降低导致螺纹联接定的要求。各种功能水平下降，甚至完全丧失功能。这种松动可能是由被目前，越来越多地使用智能扭矩拧紧系统。通过对生产联接件反复相对滑动造成的、被联接件的磨损造成

7、的、由螺栓过程中关键拧紧项点参数进行设定，记录需要追溯部位螺栓拧和被联接件的塑性变形造成的。3）螺栓在工作过程中与外界紧的个数、防止漏拧、防止重复拧紧、自动打印合格扭矩报表、环境中的各种介质接触（包括空水汽、有毒气体等）及相互作棘轮头可快捷更换，可切换扭矩值、记录操作者信息、建立可追用，即使承受低于屈服极限强度的情况下也会导致的断裂。溯性记录、具有防错的声光报警功能。三、总结二、螺栓常见断裂失效分析方法及产生的主要原因螺栓具有较强的通用性、可靠性及互换性等特点，成为一一般情况下，螺栓的断裂失效经常发生在拧紧装配过程中种重要的联接零件在现代各种重要机

8、械设备上得到广泛使和产品使用过程中（拧紧后）。用。因此，对其失效故障进行深入的分析和研究显得日益对于螺栓出现的断裂失效故障