螺栓連接失效分析及控制

魏久祥

摘 要：螺栓是機械制造中的基本零件之一，在各個制造領(lǐng)域中都具有不可替代的作用，然而隨著我國機械制造領(lǐng)域的快速發(fā)展，螺栓失效已經(jīng)成為誘發(fā)我國機械設(shè)施損壞的主要原因之一，因此本文對螺栓連接失效和控制進(jìn)行了相關(guān)研究分析。

關(guān)鍵詞：螺栓;連接失效;控制

1 緒論

螺栓是機械制造中的基本零件之一，主要和螺母相結(jié)合形成堅固件，在機械制造中的各個領(lǐng)域均具有不可替代的作用，但在實際工作過程中，由于螺栓連接失效所導(dǎo)致的事故數(shù)不勝數(shù)，不僅在較大程度上影響了各種設(shè)施的使用壽命，還給予我國帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對螺栓連接失效進(jìn)行相關(guān)研究分析是很有必要性的。隨著我國科技水平和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國對于螺栓的需求和要求也在快速提高，但通過對我國現(xiàn)有螺栓的強度和工作壽命進(jìn)行相關(guān)調(diào)查卻可以發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)有的螺栓并不能完全滿足當(dāng)前需要，螺栓連接失效已經(jīng)成為誘發(fā)設(shè)備損壞的主要原因之一，因此，針對引發(fā)螺栓失效的原因進(jìn)行理論與實驗研究，對于我國螺栓進(jìn)一步發(fā)展具有十分重要的意義。

1.1 研究的目的和意義

系統(tǒng)的研究討論機械零件螺栓的失效形式有哪些，螺栓失效形式的分析，讓使用者及時做好螺栓更換以防危險的發(fā)生，螺栓失效前的預(yù)防控制以達(dá)到延長螺栓使用的成果。

1.2 研究的目標(biāo)簡析

通過了解螺栓失效對不同的螺栓失效采取適宜并且可行的方法加以控制，以增加螺栓使用的可靠性。

2 螺栓連接失效形式及分析

2.1 螺栓斷裂

螺栓斷裂本文研究：延遲斷裂，韌性斷裂.

（1）延遲斷裂常為螺栓產(chǎn)品生產(chǎn)后，在合理的使用期限內(nèi)卻突然發(fā)生斷裂，原因不分為兩種設(shè)計問題和制造問題。螺栓在設(shè)計時存在問題，常見的是設(shè)定時延遲斷裂安全系數(shù)發(fā)生錯誤。制造問題多為延遲斷裂的主要存在問題。螺栓原料是否符合標(biāo)準(zhǔn)，螺栓制造工藝是否符合標(biāo)準(zhǔn)。氫脆斷裂是明顯延遲斷裂，氫含量的化學(xué)成分分析太高。氫在材料中的分布不均勻，在材料的微觀缺陷和應(yīng)力集中處出現(xiàn)氫的富集，導(dǎo)致螺栓頭部和螺桿連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)，氫與局部應(yīng)力的相互作用導(dǎo)致高的局部氫濃度積累，不可避免地導(dǎo)致氫脆。

（2）韌性斷裂特性過載時，實際應(yīng)力的情況是危險部分承受應(yīng)力超過屈服極限或材料理論的斷裂極限。另一種是非單純的實際工作應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力，即絕對過載，也表現(xiàn)為螺栓實際承載能力并未達(dá)到設(shè)計要求，使螺栓本身缺陷的存在問題所致，也就是一種相對過載，從而引發(fā)的螺栓失效。

2.2 螺栓滑扣

螺栓滑扣就是螺紋崩壞，螺栓無法進(jìn)行擰緊的一種螺栓失效現(xiàn)象，試分析主要原因有以下幾點：

（1）對于一個螺栓材料的帶扣部件制造本身的質(zhì)量不合格，可能使螺栓在使用期限內(nèi)發(fā)生滑扣。

（2）異物在螺栓的螺紋嚙合處存在，應(yīng)力所造成的螺栓滑扣。

（3）螺栓在裝配時預(yù)緊力過大也會使螺栓失效滑扣。

2.3 螺栓咬死

螺栓咬死的原因有多種但從生活實際遭遇狀況分析來看，主要有以下幾方面：

2.3.1 材料

螺栓組件長時間連接，容易造成螺紋間材料粘合使螺栓咬死。

2.3.2 環(huán)境影響

環(huán)境為高濕度、高鹽度對螺栓的影響也較明顯，螺栓進(jìn)行長期在此環(huán)境中使用，必然結(jié)果造成螺栓生銹、腐蝕，在螺紋之間產(chǎn)生不同銹蝕產(chǎn)物，加大了螺紋間的摩擦力，造成螺栓咬死。

2.3.3 人為原因

（1）使用螺栓和螺母前未對其機械性能應(yīng)滿足工作環(huán)境的要求，盲目施加力矩.導(dǎo)致螺栓咬死。

（2）在旋緊螺栓時若施力不均勻，或者旋力方向角度不正確，會使螺栓與螺母間發(fā)生變化相對傾斜而導(dǎo)致咬死。

（3）反復(fù)拆裝后的帶螺紋的螺栓，在組裝過程或表面清潔過程中產(chǎn)生的線程擦傷，精密螺紋接合將導(dǎo)致偏差，使得螺栓咬死。

（4）螺檢加工質(zhì)量差、螺紋光潔度不符合設(shè)計要求、螺紋有毛刺、傷痕，螺紋里有雜物，配合工作間隙過小也都是造成螺拴咬死的重要原因。

3 螺栓連接失效的控制

3.1 螺栓制造工藝的螺栓失效控制

（1）在制造不同性能等級的螺栓時，應(yīng)選用相應(yīng)的鋼材作為原料。因為選用適宜的鋼材也可以避免延遲斷裂情況的發(fā)生。

（2）在熱處理工藝過程中對螺栓進(jìn)行碳含量的增減。脫碳通常有助于提高性能，但必須充分考慮疲勞強度下降，不會產(chǎn)生脫扣，滑牙。

（3）應(yīng)避免螺栓在熱處理后再輾制螺紋，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，熱處理后可做頭部堅固性測試或彎曲度試驗來確認(rèn)熱處理后產(chǎn)品的韌性如何。

3.2 螺栓失效的人為因素控制

3.2.1 保證加工質(zhì)量

保證螺栓加工時的質(zhì)量要求螺栓本體直徑，長度，厚度必須符合設(shè)計圖紙加工要求，表面光亮平整，無可見光觀測的任何劃痕，無裂紋，毛刺。

3.2.2 螺栓使用前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行螺栓的正常使用前我們應(yīng)對每個螺栓螺紋進(jìn)行各項外觀性能檢測。

3.2.3 正確的裝配

正確的螺栓裝配件和螺栓的處理裝配使用過程螺栓應(yīng)當(dāng)做到標(biāo)準(zhǔn)化而不可盲目進(jìn)行組裝，選擇正確的螺栓配合件和螺栓，螺母根據(jù)實際現(xiàn)實使用需要決定，正確選擇螺栓墊圈，組裝螺栓順序應(yīng)為螺栓，墊圈，螺母。

3.2.4 選用潤滑性能好的涂料

使用專用涂料在一定某種程度上說可以有效減少螺栓磨擦損失系數(shù)，降低螺栓事故發(fā)生，即滑扣，咬死等失效情況的發(fā)生。

4 總結(jié)

螺栓是機械制造中的基本零件之一，在實際工作過程中，由于螺栓連接失效所導(dǎo)致的事故數(shù)不勝數(shù)，不僅在較大程度上影響了各種設(shè)施的使用壽命，還給予我國帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對螺栓連接失效進(jìn)行相關(guān)研究分析是很有必要性的。

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