螺栓连接广泛用于组装部件。这并不奇怪,因为它们成本效益高,而且相对容易组装和拆卸。螺栓连接在产品的使用寿命中是非常可靠的,只要螺栓保持紧密。不幸的是,螺栓经常在使用中松动,它们可能成为一个来源的可靠性问题。

螺栓松动可能是由于松脱、自我松脱或两者兼而有之。

自松是指外螺纹和内螺纹由于外部载荷而相对逆时针旋转的过程。这种类型的松动通常是由关节的反复滑动引起的,由于反向剪切荷载。在极端情况下,螺栓可能会完全自松,并完全脱落。

松弛是指外部和内部线程不旋转,但螺栓仍然松动的过程。这种类型的松动通常是由塑料压扁,或嵌入的承重表面。接合界面和紧固件螺纹的表面看起来很光滑。然而,在显微镜下,很明显,表面由凹凸不平的部分组成。当配合表面聚集在一起形成关节时,凸体会产生接触和塑性变形。虽然大多数松弛发生在拧紧过程中,但在螺栓拧紧后和初始加载周期中也会继续。由于大多数螺栓连接在初始组装后没有重新紧固,因此在使用中发生的松弛会导致松动。

产品测试

产品通常在模拟或实际使用条件下进行测试,测试后经常发现螺栓松动。当发现螺栓松动时,工程师必须了解松动的类型。这些信息可用于指导工程师改变设计或选择一种螺纹锁紧方法,如楔形锁紧垫圈或粘性锁紧器,以防止接头在使用中松动。

许多公司要求装配者在螺栓或螺母的头部用油漆条标记,或者称为扭矩条或见证标记,以证明螺栓被紧固到适当的扭矩值。这项技术是一个有价值的质量保证步骤,但还不广为人知的是扭矩条纹也可以用于检测螺栓松动的类型,如果油漆条纹扩展到包括接头。

通过寻找内外螺纹之间有相对逆时针运动的证据,可以很容易地在试验后检测到自我松动(见表)。

如果螺栓在测试后重新紧固到原始扭矩值,还可以使用扭矩条纹对螺栓连接中的松弛度进行定性测量。如果在重新拧紧后,扭矩条纹显示内螺纹和外螺纹之间相对顺时针移动,则很可能是在测试期间发生了松弛。

注:为了提高这种技术的精度,在装配前应润滑螺纹、螺栓和螺母法兰,并使用校准力矩扳手紧固螺栓或螺母。

下面的简单测试程序可以用来识别螺栓连接中的自松和松弛。

  1. 在装配之前,润滑螺纹和螺母和螺栓的旋转、承重表面。
  2. 使用校准扭矩扳手将螺母和螺栓组装并紧固到推荐的(润滑的)扭矩值。
  3. 用记号笔将扭矩条涂在每个螺母或螺栓上。条纹应该从螺母或螺栓头延伸到垫圈和连接处。
  4. 在模拟或实际使用条件下测试接头是否松动。
  5. 观察并记录内外螺纹相对逆时针运动的角度。
  6. 将螺母或螺栓拧松约30度,使用校准后的力矩扳手将紧固件重新紧固到与步骤2相同的扭矩值。
  7. 观察并记录内部和外部线程之间相对顺时针运动的角度。
  8. 在试验过程中发生的松动类型可以使用表格来确定。

了解是否由于自疏松,放松或两者组合而松开的螺栓对于使正确的设计改变至关重要或选择最佳的螺纹锁定方法是至关重要的。幸运的是,简单的扭矩条带可以用于检测发生的螺栓松动的类型。

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