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高强度螺栓联结副断裂的原因及防治

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2012-09-20 09:20:00
  高强度螺栓常见的失效形式为松动脱落,掉头断裂脱扣等几种情况,分析原因,主要归纳为以下几个方面:
 
  1、应力因素及疲劳: 通常紧固件受到剪切、拉伸、弯曲、压缩等等四种不同方式的应力,有时是一、两种应力组合,有时是几种应力都存在,当几种应力都施加在螺栓上,尤其是超负载的情况下,高强度螺栓很容易产生断裂。长时间在各种负载条件下,由于各种应力交叉作用,产生了疲劳,疲劳损坏最常见的部位是在齿根园、螺纹、及螺杆与螺纹联结处,交叉应力产生了疲劳损坏,这种损坏要占到总失效的80%左右,要选用合适的材料,选用较大规格、增加强度来增强紧固件抗应力的能力。
 
  2、腐蚀 腐蚀是螺栓断裂有一个主要原因,腐蚀有普通腐蚀、化学腐蚀、电解腐蚀和应力腐蚀等多种。值得一提的是电解腐蚀,这种腐蚀一般人不太了解,当不同材料组成连接副,在与工件紧固时,由于每种材料的电解电位不同,会产生电子流动,形成“微电池”,在湿润的环境下,电解腐蚀很严重。严重电解腐蚀的重要环境是潮湿,要采取防护措施,首先要尽量隔绝空气,保持包装物的干燥,防止腐蚀的产生。
 
  3、氢脆 氢脆的产生对高强度螺栓来说是致命的缺陷,一旦遇到外力,很容易发生断裂。氢脆的产生原因主要有两种,一种是内部的,由材料冶炼所产生的,这种情况很少发生。第二类是外部的,在酸洗、电镀时游离状态的氢原子产生后,会嵌入基体并扩散到内部,破坏原来的平衡状态,产生晶格畸变,在外力的作用下产生断裂。有效的解决方式是采用去氢退火。
 
  4、设计及工艺 在设计中忽略了齿根园或是在滚丝时,牙尖尖锐;在螺丝热轧成型时产生褶皱、凹坑。这些尖角、凹槽的产生是产生裂纹的源泉,在设计制造中要重视这一问题,避免潜在裂纹的产生。高强度螺栓在调质的过程要遇到第二类回火脆性,要尽可能避免这类回火脆性的产生。
 
  5、安装及连接 安装扭矩要在规定范围内,扭矩太小,造成预紧力过小,在振动或工作状态下锁紧力不足容易产生松动,但是扭矩过大甚至超过规定值,螺纹在超负载的条件下服役,当各种应力组合施加时,很容易产生拉丝、脱扣造成失效。因此要按规定的扭矩进行安装。尤其要了解各种材料、各种表面处理的扭矩系数,采用正确的扭矩值防止连接副失效。 安装联结副时表面的粗糙度及垂直度也会影响联结副的使用,表面粗糙安装时要克服摩擦损失一部分扭力,拧紧力相应减少。垂直度不好,拧紧时由点接触变成面接触的过程中,扭矩损失了一部分,同时拧紧时,螺栓头部横向应力增大,容易产生头部断裂。
 
  6、材料及热处理 要根据强度要求不同选择不同的材料,强度越高,合金元素含量要相应增加,如果采用普通碳钢,没有Cr、Mo、V等元素,基体强度差,在多重应力作用下容易产生疲劳和断裂。 热处理也是很重要的因素,高强度螺栓调质过程中的回火,在高温回火区域,容易产生硫、磷等杂质元素,杂质元素在晶界上偏聚,产生脆性断裂,尤其是当硬度在HRC35度以上,脆性倾向更加严重。 总之高强度螺栓联结副的断裂涉及面广,要认真分析,尤其是要保留断裂的试样,保持其原始状态,了解材料、硬度、使用安装等一系列情况后才能做出正确的判断,针对性的采取相应措施,有效地防止失效或螺栓断裂。
此文关键字:高强度螺栓,地脚螺栓,六角螺栓,双头螺栓,膨胀螺栓,不锈钢螺栓