網站導航
螺栓為什么可以過屈服擰緊
螺栓可以過屈服擰緊的機理與工程實踐
一、主要機理：材料特性與設計冗余
1. 材料屈服后的承載能力
-
屈服到斷裂的安全空間：螺栓材料從屈服強度到抗拉強度之間存在10%-20%的冗余空間。例如，10.9級gaoqiang螺栓的屈服強度為940MPa，抗拉強度為1040MPa，這意味著即使螺栓進入塑性階段，仍需進一步增加10%-20%的載荷才會導致斷裂。
-
應變硬化效應：在塑性變形階段，材料因應變硬化而變得更難變形，屈服點實際上被提高。這種特性使得螺栓在過屈服后仍能保持一定的承載能力。
2. 彈性恢復與殘余預緊力
-
塑性變形后的彈性恢復：雖然螺栓發生了塑性變形，但卸載后會有一定的彈性恢復，這有助于保持夾緊力。例如，過屈服擰緊后，殘余軸向預緊力可能因彈性恢復而增加，從而提高連接的可靠性。
二、工程實踐：過屈服擰緊的實現方法
1. 扭矩轉角法
-
工藝原理：通過控制轉角來確保預緊力的一致性，減少摩擦系數波動的影響。例如，在汽車行業中，過屈服擰緊被廣泛應用于總裝車間，通過合理設計擰緊角度（如45°、90°或180°），可以在保證螺栓利用率的同時，避免斷裂風險。
-
案例：某汽車主機廠采用扭矩轉角法，將換電螺栓的重復使用次數從5次提升至50次，通過設定轉角控制精度（±3%以內），并配合角度傳感器使用，確保測量準確性。
2. 屈服點法
-
工藝原理：通過監測扭矩-轉角曲線的斜率變化，當斜率下降至特別大值的1/2-1/3時，判定螺栓達到屈服點并停止擰緊。這種方法夾緊力精度高，受摩擦系數影響小。
-
應用場景：適用于對預緊力精度要求極高的場景，如航空航天領域的關鍵螺栓連接。
三、優缺點分析
1. 優點
-
提高連接可靠性：通過塑性變形，螺栓更緊密地貼合連接件，減少松動風險。
-
應變硬化效應：提高螺栓的疲勞極限，使其在動載荷下不易發生疲勞失效。
-
螺栓利用率特別大化：過屈服擰緊可使螺栓的利用率達到100%，而傳統扭矩法的利用率只為50%-90%。
2. 缺點
-
疲勞壽命降低：塑性變形可能導致螺栓內部結構變化，容易產生裂紋，降低疲勞壽命。
-
工藝控制要求高：需要精確控制扭矩或轉角，以避免螺栓斷裂。
-
不可重復使用：過屈服擰緊后的螺栓通常不可重復使用，因為塑性變形會導致其性能下降。
四、行業應用與標準
1. 汽車行業
-
應用案例：某主機廠通過控制螺栓潤滑劑摩擦系數在0.08-0.16（VDI 2230要求），將關鍵螺栓的扭矩散差從±15%降至±8%，同時靜態扭矩保持率提升至90%。
-
標準要求：GB/T 3098.1-2010規定，gaoqiang度螺栓的摩擦系數需通過潤滑劑調整，確保裝配后預緊力符合設計要求。
2. 航空航天領域
-
應用案例：某航空發動機采用高摩擦系數涂層（），使螺栓靜態扭矩保持率從75%提升至90%，但需每500飛行小時檢測一次。
-
標準要求：ASME B18.2.1規定，gaoqiang度螺栓的摩擦系數需通過潤滑劑調整，確保靜態扭矩滿足設計要求。
3. 建筑行業
-
應用案例：橋梁建設中，通過增大摩擦系數（如使用砂紙打磨連接面），使gaoqiang度螺栓的靜態扭矩合格率從85%提升至95%。
-
標準要求：GB/T 3632-2008要求，鋼結構螺栓的摩擦系數≥0.11，以確保靜態扭矩達標。
五、總結
螺栓可以過屈服擰緊的原因在于其材料特性和設計冗余，以及通過合理的工藝控制（如扭矩轉角法）來平衡扭矩需求與裝配質量。過屈服擰緊通過利用材料的應變硬化效應和彈性恢復特性，提高了連接的可靠性和螺栓的利用率，但需要精確的工藝控制和定期檢測維護，以確保安全性和耐久性。
公司信息
訪問官網
我要咨詢
每日熱詞
