螺栓连接失效分析及控制

魏久祥

摘 要：螺栓是机械制造中的基本零件之一，在各个制造领域中都具有不可替代的作用，然而随着我国机械制造领域的快速发展，螺栓失效已经成为诱发我国机械设施损坏的主要原因之一，因此本文对螺栓连接失效和控制进行了相关研究分析。

关键词：螺栓;连接失效;控制

1 绪论

螺栓是机械制造中的基本零件之一，主要和螺母相结合形成坚固件，在机械制造中的各个领域均具有不可替代的作用，但在实际工作过程中，由于螺栓连接失效所导致的事故数不胜数，不仅在较大程度上影响了各种设施的使用寿命，还给予我国带来了较大的经济损失，因此对螺栓连接失效进行相关研究分析是很有必要性的。随着我国科技水平和经济水平的不断提高，我国对于螺栓的需求和要求也在快速提高，但通过对我国现有螺栓的强度和工作寿命进行相关调查却可以发现，我国现有的螺栓并不能完全满足当前需要，螺栓连接失效已经成为诱发设备损坏的主要原因之一，因此，针对引发螺栓失效的原因进行理论与实验研究，对于我国螺栓进一步发展具有十分重要的意义。

1.1 研究的目的和意义

系统的研究讨论机械零件螺栓的失效形式有哪些，螺栓失效形式的分析，让使用者及时做好螺栓更换以防危险的发生，螺栓失效前的预防控制以达到延长螺栓使用的成果。

1.2 研究的目标简析

通过了解螺栓失效对不同的螺栓失效采取适宜并且可行的方法加以控制，以增加螺栓使用的可靠性。

2 螺栓连接失效形式及分析

2.1 螺栓断裂

螺栓断裂本文研究：延迟断裂，韧性断裂.

（1）延迟断裂常为螺栓产品生产后，在合理的使用期限内却突然发生断裂，原因不分为两种设计问题和制造问题。螺栓在设计时存在问题，常见的是设定时延迟断裂安全系数发生错误。制造问题多为延迟断裂的主要存在问题。螺栓原料是否符合标准，螺栓制造工艺是否符合标准。氢脆断裂是明显延迟断裂，氢含量的化学成分分析太高。氢在材料中的分布不均匀，在材料的微观缺陷和应力集中处出现氢的富集，导致螺栓头部和螺杆连接处出现应力集中区，氢与局部应力的相互作用导致高的局部氢浓度积累，不可避免地导致氢脆。

（2）韧性断裂特性过载时，实际应力的情况是危险部分承受应力超过屈服极限或材料理论的断裂极限。另一种是非单纯的实际工作应力超过材料的许用应力，即绝对过载，也表现为螺栓实际承载能力并未达到设计要求，使螺栓本身缺陷的存在问题所致，也就是一种相对过载，从而引发的螺栓失效。

2.2 螺栓滑扣

螺栓滑扣就是螺纹崩坏，螺栓无法进行拧紧的一种螺栓失效现象，试分析主要原因有以下几点：

（1）对于一个螺栓材料的带扣部件制造本身的质量不合格，可能使螺栓在使用期限内发生滑扣。

（2）异物在螺栓的螺纹啮合处存在，应力所造成的螺栓滑扣。

（3）螺栓在装配时预紧力过大也会使螺栓失效滑扣。

2.3 螺栓咬死

螺栓咬死的原因有多种但从生活实际遭遇状况分析来看，主要有以下几方面：

2.3.1 材料

螺栓组件长时间连接，容易造成螺纹间材料粘合使螺栓咬死。

2.3.2 环境影响

环境为高湿度、高盐度对螺栓的影响也较明显，螺栓进行长期在此环境中使用，必然结果造成螺栓生锈、腐蚀，在螺纹之间产生不同锈蚀产物，加大了螺纹间的摩擦力，造成螺栓咬死。

2.3.3 人为原因

（1）使用螺栓和螺母前未对其机械性能应满足工作环境的要求，盲目施加力矩.导致螺栓咬死。

（2）在旋紧螺栓时若施力不均匀，或者旋力方向角度不正确，会使螺栓与螺母间发生变化相对倾斜而导致咬死。

（3）反复拆装后的带螺纹的螺栓，在组装过程或表面清洁过程中产生的线程擦伤，精密螺纹接合将导致偏差，使得螺栓咬死。

（4）螺检加工质量差、螺纹光洁度不符合设计要求、螺纹有毛刺、伤痕，螺纹里有杂物，配合工作间隙过小也都是造成螺拴咬死的重要原因。

3 螺栓连接失效的控制

3.1 螺栓制造工艺的螺栓失效控制

（1）在制造不同性能等级的螺栓时，应选用相应的钢材作为原料。因为选用适宜的钢材也可以避免延迟断裂情况的发生。

（2）在热处理工艺过程中对螺栓进行碳含量的增减。脱碳通常有助于提高性能，但必须充分考虑疲劳强度下降，不会产生脱扣，滑牙。

（3）应避免螺栓在热处理后再辗制螺纹，导致内应力的产生，热处理后可做头部坚固性测试或弯曲度试验来确认热处理后产品的韧性如何。

3.2 螺栓失效的人为因素控制

3.2.1 保证加工质量

保证螺栓加工时的质量要求螺栓本体直径，长度，厚度必须符合设计图纸加工要求，表面光亮平整，无可见光观测的任何划痕，无裂纹，毛刺。

3.2.2 螺栓使用前的准备

在进行螺栓的正常使用前我们应对每个螺栓螺纹进行各项外观性能检测。

3.2.3 正确的装配

正确的螺栓装配件和螺栓的处理装配使用过程螺栓应当做到标准化而不可盲目进行组装，选择正确的螺栓配合件和螺栓，螺母根据实际现实使用需要决定，正确选择螺栓垫圈，组装螺栓顺序应为螺栓，垫圈，螺母。

3.2.4 選用润滑性能好的涂料

使用专用涂料在一定某种程度上说可以有效减少螺栓磨擦损失系数，降低螺栓事故发生，即滑扣，咬死等失效情况的发生。

4 总结

螺栓是机械制造中的基本零件之一，在实际工作过程中，由于螺栓连接失效所导致的事故数不胜数，不仅在较大程度上影响了各种设施的使用寿命，还给予我国带来了较大的经济损失，因此对螺栓连接失效进行相关研究分析是很有必要性的。

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