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如何將螺栓正確擰緊?

基本擰緊技術(shù)

                                                   

                                                   


                                                    

                                                   


                                                   

                                                   

                                                   

                                                   

                                                   

                                                   





















擰緊中的扭矩分配


擰緊一顆螺栓,需要施加一定扭矩旋轉(zhuǎn)一定角度后才可以完成,這部分的扭矩+角度所做功最終轉(zhuǎn)為三個(gè)部分:

1,螺栓頭下摩擦力消耗 

2,螺紋副摩擦力消耗 

3,產(chǎn)生預(yù)緊力


這個(gè)也可以根據(jù)以下公式得出:


?    Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
?                     預(yù)緊力    螺紋副        螺栓頭下
?       定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數(shù)friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
             Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數(shù)fricition value surface bolt-head


一般而言,這三者的比例在10%,40%以及50%,這部分能量的消耗很容易直觀的體會(huì)到:10%的夾緊力做功體現(xiàn)在螺栓的被拉伸,40%和50%體現(xiàn)了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導(dǎo)致的發(fā)熱。



螺栓的初始設(shè)計(jì)是按照如上圖的比例來分配三者關(guān)系的,如果實(shí)際的過程中改變了三者的比例關(guān)系,會(huì)出現(xiàn)扭矩“合格”,夾緊力不合格的情況。


典型情況1:


螺紋副被額外潤滑


此時(shí)螺紋副摩擦系數(shù)降低,摩擦力矩變小,施加的扭矩“轉(zhuǎn)移”給夾緊力,后果有可能是:螺栓拉斷或者工件變形。


典型情況2:


螺栓生銹或者螺紋副有油漆



此時(shí)螺紋副摩擦系數(shù)增加,有可能扭矩合格后夾緊力不足。


其它改變摩擦系數(shù)的常見情況有:

涂層材料改變,涂層厚度變化,螺栓/螺釘公差,與螺帽旋轉(zhuǎn)接觸面摩擦系數(shù),工具轉(zhuǎn)速,墊片增加/減少等。



擰緊技術(shù)中的螺栓螺母知識(shí)


螺栓擰緊是裝配環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié),螺栓/螺母在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)必須穩(wěn)定連接,否則有可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故,因?yàn)槁菟?螺母失效而導(dǎo)致的安全事故時(shí)有發(fā)生。

 

螺栓/螺母的失效方式有以下幾種:

 

1. 強(qiáng)度不足 

螺栓常見強(qiáng)度等級如下,如果螺栓制造商供應(yīng)的螺栓不能滿足對應(yīng)的強(qiáng)度要求,螺栓連接的安全性也無法得到保障。


 

2. 螺紋副強(qiáng)度不足 

按照ISO898要求,與螺栓配合的螺紋副/螺母強(qiáng)度要與螺栓本身強(qiáng)度相匹配,比如螺栓強(qiáng)度為10.9的螺栓,應(yīng)采用強(qiáng)度為10的螺母。



3. 螺紋副高度 

同樣根據(jù)ISO898要求,螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上,比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。


螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度測試


螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度的測試方法很多,比較權(quán)威的方法是依據(jù)ISO898-1以及ISO898-2,對于螺栓的機(jī)械抗拉強(qiáng)度測試方法如下:固定螺栓兩端,通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生軸向拉力,通過軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機(jī)械性能指標(biāo)。



軸向拉力/軸向拉伸量:


 

螺母/螺紋副的機(jī)械強(qiáng)度測試,如下圖示意:



1. 實(shí)驗(yàn)載荷一般在抗拉強(qiáng)度的88%-94%之間

2. 持續(xù)載荷15S

3. 需確保螺桿沒有永久變形

4. 15S后手動(dòng)可以將螺紋旋出,則表示螺母/螺紋副強(qiáng)度合格

 

小貼士:

 

螺栓/螺母的失效形式有: 

滑牙,疲勞失效,涂層失效,螺紋副脫落,電化學(xué)腐蝕,拉斷,剪斷,過度衰減等。