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螺栓基本拧紧技术,竟然有这么多学问

作者:天津一诺成科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-06-25 20:35:15 来源:网络

拧紧中的扭矩分配

拧紧一颗螺栓,需要施加一定扭矩旋转一定角度后才可以完成,这部分的扭矩+角度所做功最终转为三个部分:

1,螺栓头下摩擦力消耗

2,螺纹副摩擦力消耗

3,产生预紧力

这个也可以根据以下公式得出:

• Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))

• 预紧力 螺纹副 螺栓头下

• 定义Definitions

Fm = 夹紧力clamping force

P = 螺距pitch of thread

μg = 螺纹副摩擦系数friction value in thread

d2 = 螺栓直径diameter bolt

Dkm = 螺栓头表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head

Dkm = (dw + dh)/2

μk = 螺栓头表面摩擦系数fricition value surface bolt-head

一般而言,这三者的比例在10%,40%以及50%,这部分能量的消耗很容易直观的体会到:10%的夹紧力做功体现在螺栓的被拉伸,40%和50%体现了螺纹副以及螺栓头下拧紧后摩擦力导致的发热。

螺栓的初始设计是按照如上图的比例来分配三者关系的,如果实际的过程中改变了三者的比例关系,会出现扭矩“合格”,夹紧力不合格的情况。

典型情况1:

螺纹副被额外润滑

此时螺纹副摩擦系数降低,摩擦力矩变小,施加的扭矩“转移”给夹紧力,后果有可能是:螺栓拉断或者工件变形。

典型情况2:

螺栓生锈或者螺纹副有油漆

此时螺纹副摩擦系数增加,有可能扭矩合格后夹紧力不足。

其它改变摩擦系数的常见情况有:

涂层材料改变,涂层厚度变化,螺栓/螺钉公差,与螺帽旋转接触面摩擦系数,工具转速,垫片增加/减少等。

拧紧技术中的螺栓螺母知识

螺栓拧紧是装配环节的重要环节,螺栓/螺母在产品寿命周期内必须稳定连接,否则有可能造成严重的质量事故,因为螺栓/螺母失效而导致的安全事故时有发生。

螺栓/螺母的失效方式有以下几种:

1. 强度不足

螺栓常见强度等级如下,如果螺栓制造商供应的螺栓不能满足对应的强度要求,螺栓连接的安全性也无法得到保障。

2. 螺纹副强度不足

按照ISO898要求,与螺栓配合的螺纹副/螺母强度要与螺栓本身强度相匹配,比如螺栓强度为10.9的螺栓,应采用强度为10的螺母。

3. 螺纹副高度

同样根据ISO898要求,螺母或者有效螺纹连接高度一般大于公称直径D的0.8以上,比如M10的螺栓与之匹配的螺母高度不得低于8mm。

螺栓/螺母机械强度测试

螺栓/螺母机械强度的测试方法很多,比较权威的方法是依据ISO898-1以及ISO898-2,对于螺栓的机械抗拉强度测试方法如下:固定螺栓两端,通过万能材料试验机产生轴向拉力,通过轴向拉力/轴向拉伸量获得螺栓的机械性能指标。

轴向拉力/轴向拉伸量:

螺母/螺纹副的机械强度测试,如下图示意:

1. 实验载荷一般在抗拉强度的88%-94%之间

2. 持续载荷15S

3. 需确保螺杆没有永久变形

4. 15S后手动可以将螺纹旋出,则表示螺母/螺纹副强度合格

小贴士:

螺栓/螺母的失效形式有:

滑牙,疲劳失效,涂层失效,螺纹副脱落,电化学腐蚀,拉断,剪断,过度衰减等。


 
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