高強(qiáng)度緊固件使用方法探討

周莎

摘要：隨著社會的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們的生活水平也有了很大的進(jìn)步。緊固件品種、規(guī)格繁多，使用量大，應(yīng)用面廣，是機(jī)械產(chǎn)品中最常見的一類標(biāo)準(zhǔn)零件。緊固件的合理選用也成為產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，使用正確與否直接關(guān)系著產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)和安全運(yùn)行。與一般緊固件相比，高強(qiáng)度緊固件在產(chǎn)品設(shè)計、制造、裝配、檢驗和維修等方面的使用要求區(qū)別很大，在設(shè)備的運(yùn)行中也起著更加關(guān)鍵的作用。在機(jī)械產(chǎn)品向大型化、自動化、智能化等多元化發(fā)展的形勢下，高強(qiáng)度緊固件作為關(guān)鍵功能零件的使用量越來越大，尤其用在關(guān)鍵場合和重要部位。目前，在高強(qiáng)度緊固件的選用和使用中仍存在各執(zhí)己見和認(rèn)識不足等問題，有必要做進(jìn)一步的研究工作。本文主要針對機(jī)械產(chǎn)品用高強(qiáng)度緊固件的使用方法做探討，對高強(qiáng)度緊固件替代一般緊固件的使用暫不討論。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度;緊固件;使用方法探討

引言

高強(qiáng)度緊固件作為關(guān)鍵功能性零件，對機(jī)械產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)和安全運(yùn)行起著重要的作用，正確使用高強(qiáng)度緊固件是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計和制造不可忽視的環(huán)節(jié)。目前，國家沒有統(tǒng)一規(guī)定高強(qiáng)度緊固件的使用方法，各行業(yè)和單位的做法也不相同，因此，有必要進(jìn)行相互交流，統(tǒng)一認(rèn)識，制定科學(xué)的使用方法，以指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配和維護(hù)，保證機(jī)械的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。在對高強(qiáng)度緊固件進(jìn)行研究和試驗后，本文從特性及應(yīng)用、選用、裝配三方面總結(jié)出了高強(qiáng)度緊固件的一般使用方法，愿與同行業(yè)技術(shù)人員共同探討完善。

1高強(qiáng)度緊固件的特性及應(yīng)用

1）高強(qiáng)度緊固件是指性能等級比較高的緊固件，包括高強(qiáng)度螺栓、高強(qiáng)度螺母、高強(qiáng)度墊圈、高強(qiáng)度螺釘和高強(qiáng)度螺柱等。高強(qiáng)度螺栓通常指符合GB/T3098.1—2010《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》的性能等級標(biāo)記制度且機(jī)械性能等級≥8.8級的螺栓;高強(qiáng)度螺母通常指符合GB/T3098.2—2015《緊固件機(jī)械性能螺母》的性能等級標(biāo)記制度且機(jī)械性能等級≥8級的螺母;高強(qiáng)度墊圈通常指鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈（GB/T1230—2006《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》）和高強(qiáng)度螺栓專用墊圈（重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ4080—2006《高強(qiáng)度螺栓專用墊圈》），前者硬度為35HRC～45HRC，后者抗拉強(qiáng)度為900MPa（≤M90）和700MPa（≥M100）。高強(qiáng)度緊固件的性能等級反映了其材質(zhì)的強(qiáng)度，性能等級越高，表示材質(zhì)的強(qiáng)度越高，可產(chǎn)生的夾緊力越大。高強(qiáng)度螺釘、高強(qiáng)度螺柱與高強(qiáng)度螺栓執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)一樣，特性基本一樣，使用也基本一樣。為方便敘述，本文只講高強(qiáng)度螺栓，高強(qiáng)度螺釘、螺柱可參照使用。2）高強(qiáng)度緊固件具有較高的機(jī)械性能強(qiáng)度。與一般緊固件（主要指螺栓機(jī)械性能等級≤6.8級）相比，在相同的工況下，可使用較小規(guī)格或較少數(shù)量的高強(qiáng)度緊固件替代，以充分滿足工況的使用要求。但高強(qiáng)度螺栓有更多的檢測項目要求，如：斷面收縮率、破壞轉(zhuǎn)矩、螺紋未脫碳層的最小高度、全脫碳層的最大深度、再回火后的硬度等，一般螺栓則不檢測這些項目。3）根據(jù)產(chǎn)品的使用要求選用滿足安全系數(shù)的高強(qiáng)度緊固件性能等級，不是性能等級越高越好。4）不同的高強(qiáng)度緊固件適用于不同的產(chǎn)品和工況，按產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)選用合適的緊固件品種。如：用于鋼結(jié)構(gòu)的緊固件按GB/T1228—2006《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》、GB/T1229—2006《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角螺母》、GB/T1230—2006《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》選用，由一個高強(qiáng)度螺栓、一個高強(qiáng)度螺母和兩個高強(qiáng)度墊圈組成，三者配套一起使用。對于墊圈的使用，一般是當(dāng)所被夾緊的材質(zhì)強(qiáng)度低、受壓面可能發(fā)生塑性變形的情況下才使用。5）高強(qiáng)度螺栓的螺紋有粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋，一般選用粗牙螺紋。專用或防松要求高的場合和部位等可選用細(xì)牙螺紋。6）高強(qiáng)度螺栓和螺母符合較高的產(chǎn)品等級，一般是A級或B級產(chǎn)品，且對螺紋牙底形狀有更高的要求。7）扭矩系數(shù)是擰緊螺紋緊固件時，考慮擰緊力矩與預(yù)緊力之間關(guān)系的所有影響因素的系數(shù)，這些影響因素包括螺紋直徑、摩擦系數(shù)、螺距、牙型等。對于重要部位的高強(qiáng)度螺紋緊固，應(yīng)該考慮使用扭矩系數(shù)，保證夾緊力較均勻，螺桿應(yīng)力較一致。

2高強(qiáng)度緊固件的選用

1）同一產(chǎn)品或同一部件中，高強(qiáng)度緊固件的品種應(yīng)盡量少，選用規(guī)格應(yīng)相對集中，且最好有一致的布置形式，這樣有利于施工操作、降低成本、得到較好的連接質(zhì)量。2）與高強(qiáng)度螺栓配合使用的螺母和墊圈，應(yīng)具有和螺栓相應(yīng)的性能水平。螺母有1型和2型兩種，根據(jù)高強(qiáng)度螺栓的性能等級和螺紋規(guī)格大小選用合適的螺母型式。如使用墊圈，必須使用硬度高的大于螺栓或螺母頭部尺寸的墊圈，其性能符合GB/T1230或JB/ZQ4080的要求。3）高強(qiáng)度螺栓直接擰于機(jī)體上時，其內(nèi)螺紋尺寸按照機(jī)體材質(zhì)和熱處理的強(qiáng)度應(yīng)予以考慮，充分滿足其高強(qiáng)度螺栓相應(yīng)的強(qiáng)度性能要求。4）同一結(jié)構(gòu)要素（如緊固一個液壓閥的法蘭）上所用的高強(qiáng)度緊固件應(yīng)是同一性能等級的螺栓、螺母和墊圈，不允許不同性能等級的緊固件在一處混用。5）高強(qiáng)度螺栓的通孔一般按GB/T5277—1985《緊固件螺栓和螺釘通孔》規(guī)定的中等裝配的通孔尺寸選用。通孔邊緣與螺栓頭下圓角會產(chǎn)生干涉時，孔口應(yīng)加工倒角。

3高強(qiáng)度緊固件的裝配

1）裝配使用的高強(qiáng)度緊固件機(jī)械性能等級應(yīng)與設(shè)計圖樣規(guī)定的性能等級相符，不允許用低強(qiáng)度性能緊固件替代高強(qiáng)度性能緊固件。檢查高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈標(biāo)記的機(jī)械性能等級是否與設(shè)計要求一致。2）用于重要場合和關(guān)鍵部位的高強(qiáng)緊固件，不建議重復(fù)使用。若不重復(fù)使用，應(yīng)在設(shè)計文件和使用說明書中規(guī)定。對于一般場合和普通部件，高強(qiáng)度緊固件能否二次使用，國家目前沒有統(tǒng)一規(guī)定，各行業(yè)和單位的做法也不相同。若重復(fù)使用，應(yīng)在設(shè)計文件和使用說明書中規(guī)定，對其進(jìn)行必要的檢驗，符合要求的緊固件才能投入二次使用。一般檢驗內(nèi)容有：①外觀檢查：無明顯的磕碰、擠壓痕跡，螺紋牙型無損傷，螺栓桿部無彎曲變形、無縮頸現(xiàn)象，表面無裂紋缺陷等。②螺紋檢查：用螺紋量規(guī)檢查螺紋。在螺紋的全長上檢查螺紋的螺距誤差和半角誤差合格。③磁粉檢查：對成批的緊固件，每一規(guī)格按數(shù)量比例抽取試樣檢查;數(shù)量少時全數(shù)檢查。磁粉探傷檢查不得有裂紋。④扭矩系數(shù)：需要考慮使用扭矩系數(shù)時，重新測定扭矩系數(shù)，用測出的扭矩系數(shù)用于二次擰緊。3）安裝前檢查高強(qiáng)度螺栓、螺母和墊圈的質(zhì)量。外觀良好，無污物，無油污，無磕碰傷;緊固件表面無裂紋、凹痕、皺紋等缺陷。如有這類問題，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)評價其缺陷性質(zhì)，不合格者不得投入使用。4）對于單面有倒角的高強(qiáng)度墊圈，應(yīng)將墊圈的倒角側(cè)置于螺栓頭下，避免墊圈與螺栓頭下圓角發(fā)生干涉。5）高強(qiáng)度緊固件應(yīng)按規(guī)定的擰緊力矩擰緊。隨供貨一起提供了扭矩系數(shù)的高強(qiáng)度緊固件應(yīng)維持其原狀態(tài)，不得進(jìn)行清洗或涂油等作業(yè)，以提供的扭矩系數(shù)為依據(jù)，按規(guī)定的擰緊力矩擰緊;對破壞螺紋原狀態(tài)或超出扭矩系數(shù)保證期的緊固件應(yīng)進(jìn)行核實(shí)或重新標(biāo)定;沒有提供扭矩系數(shù)的緊固件，其擰緊力矩按相應(yīng)的執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

結(jié)語

影響高強(qiáng)度緊固件裝配性能的因素實(shí)際上還有很多。如：內(nèi)外螺紋的材質(zhì)和熱處理的硬度、緊固表面的質(zhì)量、旋合長度等。此外，對于螺紋涂MoS2可獲得較穩(wěn)定的扭矩系數(shù)，保證緊固軸力的一致性方面也需要試驗和研究。通過不斷深入研究探討高強(qiáng)度緊固件的使用方法，制定出科學(xué)合理的規(guī)范，指導(dǎo)設(shè)計人員的設(shè)計選用，保證制造和裝配的要求，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量有著十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉.高強(qiáng)度緊固件使用方法探討.2019.

[2]余宜玲.表面處理對高強(qiáng)度緊固件機(jī)械性能的影響探討.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（135）：75.

[3]裴愛玲.高強(qiáng)度緊固件電鍍中的氫脆問題分析.科技信息，2013（05）：164.