螺栓連接的疲勞失效模式有哪些？

螺栓連接疲勞失效的場(chǎng)景其實(shí)很多，大到航空航天，小到自行車，都會(huì)出現(xiàn)這種問題，今天咱們通過一個(gè)視頻了解一下這方面的知識(shí)：

在我們工作中遇到的螺紋緊固件主要的失效模式看分為：

①裝配擰拉斷裂；

②螺紋受剪切力擰斷；

③應(yīng)力集中部位使用后斷裂；

④疲勞斷裂；

⑤延時(shí)斷裂；

⑥零件扭矩報(bào)警；

⑦螺紋滑牙。

常見失效模式的原因分析

①裝配擰拉斷裂： 擰拉斷裂特征為斷裂部位明顯縮頸伸長(zhǎng)，造成擰拉斷裂的常見原因主要是由于聯(lián)接面摩擦系數(shù)過小；擰緊或預(yù)緊時(shí)施加的扭矩過大、施加扭矩時(shí)套筒與螺紋不同軸、施加扭矩時(shí)速度過快；零件本身的性能強(qiáng)度不夠以及緊固面與螺紋中心線垂直度超差。

②螺紋受剪切力擰斷： 受剪切力擰斷的斷口部位一般有螺旋狀，無明顯縮頸，造成螺紋受剪切力擰斷的常見原因是由于螺紋在擰緊過程中被卡死，例如：螺紋變形、相互聯(lián)接的牙型不一致、螺紋有焊渣燈情況；螺栓擰進(jìn)的斷面被頂住，如螺母為盲孔的有效螺紋深度不夠。

③應(yīng)力集中部位使用后斷裂： 應(yīng)力集中部位使用后斷裂常見表現(xiàn)在螺栓頭部及頭部與螺紋桿過度的直角部位，造成應(yīng)力集中部位斷裂的常見原因?yàn)轭^部與螺紋桿過度的直角部位圓角過??；螺栓冷鐓成型時(shí)在頭部的塑性流線存在缺陷。被聯(lián)接面與螺栓垂直度超差。

④疲勞斷裂： 在螺栓連接后使用的過程中主要的斷裂為疲勞斷裂，造成疲勞斷裂的常見原因有：預(yù)緊力不足；夾緊力衰減過大；螺栓尺寸、性能不合格；零件之間的相互配合、裝配環(huán)境、使用工況不能滿足設(shè)計(jì)要求。

⑤延時(shí)斷裂： 延時(shí)斷裂常見原因?yàn)闅浯啵瑲浯嗍窃谏a(chǎn)過程（如電鍍、焊接）中進(jìn)入鋼材內(nèi)部的微量氫，在內(nèi)部殘余的或外加的應(yīng)力作用下導(dǎo)致材料脆化甚至開裂。常見易發(fā)生氫脆的緊固件有：自攻釘/彈性墊圈/8級(jí)以上的經(jīng)過電鍍表面處理的螺栓。

⑥零件扭矩報(bào)警： 零件扭矩報(bào)警常見發(fā)生在通過角度法控制扭矩的螺栓裝配過程中。造成緊固件扭矩報(bào)警失效模式及原因有：在裝配完成后，零件的最終扭矩，高于控制上限或低于控制下限：原因?yàn)榱慵难b配扭矩控制范圍不合理，表現(xiàn)為設(shè)定控制范圍過小、控制范圍往上或往下偏移。

沒有預(yù)緊到預(yù)設(shè)角度，扭矩達(dá)到上限報(bào)警：原因?yàn)榱慵旧砟Σ料禂?shù)超上限、零件配合摩擦系數(shù)超上限、零件之間干涉，造成裝配扭矩急劇上升。

正常裝配，扭矩下限報(bào)警：原因?yàn)榱慵旧砟Σ料禂?shù)超下限或零件配合摩擦系數(shù)超下限，零件擰入時(shí)貼合扭矩大于初始扭矩（也即擰入力矩消耗過大），常見于鎖緊螺母的擰緊。

⑦螺紋滑牙： 螺紋連接常常出現(xiàn)螺紋滑牙，造成螺紋滑牙的主要原因有螺紋脫碳：常見現(xiàn)象為裝配時(shí)感覺扭矩加不上，螺栓拆下后，發(fā)現(xiàn)螺紋全部或部分被磨平，以及螺栓螺紋或者螺母孔表面硬度低；內(nèi)外螺紋尺寸配合：相配合的聯(lián)接付接觸面積小，有兩種情況：一是接齒合的螺紋扣數(shù)少，二是螺紋與螺紋不在中徑以內(nèi)接觸（即精度配合不好，螺栓螺紋和螺母的螺紋接觸不夠）。

同時(shí)，在裝配方法上如果裝配不對(duì)孔，強(qiáng)擰也會(huì)造成螺紋滑牙；螺紋摩擦系數(shù)過?。罕砻嫱繉?、表面粗糙度、表面潤(rùn)滑劑不合理和螺栓螺紋或者螺紋孔有異物，損壞螺紋以及螺栓跟螺母的螺距、角度變異都會(huì)導(dǎo)致螺紋滑牙。

審核編輯：劉清