膨胀螺栓的规格和型号图解,螺栓松脱的原因全面分析

 春花     

很多企业的总成产品,很大几率会使用到螺栓连接这一结构,而其常见的失效模式就是松脱。


关于松脱,就小编目前的审核经历来看,其分析的根本原因一般如下:


1.螺栓和工件的批次质量问题。


2.螺栓和工件的个体质量问题(材质变化、涂层质量变化、热处理质量问题、孔尺寸问题、螺纹质量问题)。


3.漏拧,拧错。


这是非常不够全面性的。本文就围绕这一主题进行深入探究,其中的知识点既可以用于松脱的失效分析,也可以被质量管理工程师用于8D培训案例,也可以用于设计工程师学习。


产品设计输入不正确


常见的设计输入如下:


1.最大轴向载荷


2.最大剪向载荷


3.最大扭转载荷


4.最小夹紧力


5.最大压溃力


6.最大静摩擦系数


但是,进阶的产品设计输入因素被很多设计人员忽略:


1、蠕变(随时间产生塑性变形)


当螺栓首次拧紧时,内外螺纹接触面、头下承面和被连接件接触面上存在微小的凸起,这时的上述表面处于部分接触。首次紧固中,凸点金属部分容易发生过载,超过屈服强度,会产生蠕变,蠕变造成夹紧力松弛。


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2、压溃


如果螺栓承载面不是足够大或施加应力分布不合理时,材料会发生较大的塑性流动,产生松弛。


有必要确保以下几个方面的设计、生产和质量控制:


1.螺栓座头下圆角半径不应与夹紧件倒角相干涉,会因小接触面而导致变形,产生预紧力损失。


2.倒角也不能过大,会导致头下承面面积过小,螺栓头部嵌入被连接材料中。


3.应避免使用开槽孔,可大幅减小承面面积。


3、热膨胀(随温度变化膨胀或收缩)


高温时由于材料强度的减小,可能会引起松弛。不同金属的线膨胀系数可直接造成预紧力损失,也能因为过载而造成松弛。


主要考虑螺栓和被连接件的线膨胀系数,比较典型的案例是发动机的排气系统螺栓


4、螺栓组相互影响


当螺栓夹紧时,其被连接件内部存在一个压缩区结构,常见的压缩区为锥形体,而一旦压缩区发生干涉,重叠区的刚度增加,会导致螺栓拉伸载荷增加,被连接件压缩载荷降低,发生松脱


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5、夹层蠕变


最常见夹层就是密封垫。夹层的特点:蠕变发生的时间较短,与微观变形类似,但是产生的松弛比正常的微观变形要大很多。


设计夹层连接时应注意:


1.为获得均匀的拉力,应使用螺栓组,尽量同步紧固。


2.使用更为精确的紧固方法。


3.使用高精确预紧力而无夹层和机体的损坏。


4.夹层的非线性特性影响连接一致性。


夹层具有明显的非线性特点,而且刚度明显低于其他被连接件,因此,夹层的变形会影响整体连接副的弹性特征。夹层受力时会产生局部塑性变形,具有滞后现象。特别是在动态载荷条件下。


6、垫圈太软


垫圈的作用:


1.平垫圈用于扩展载荷至被连接件上,允许使用较大的孔径,防止紧固件头部和螺母损坏被连接件的表面。


2.特殊垫圈在接触面间提供特殊表面,如电绝缘垫圈,热绝缘垫圈。


3.锥形弹性垫圈降低微观变形的作用。


4.锯齿形垫圈用于防止松动。


5.而垫圈太软,其线性理论将不再适用。


6.应考虑到垫圈的刚度,通常垫圈可视作为被连接件。若垫圈太软,应视作为夹层,使用非线性理论。


5.不管使用何种垫圈都会增加微观变形量,因为至少多出一个可变形的间隙。因此,建议使用硬质垫圈,尽可能减少微观变形造成的预紧力损失。


膨胀螺丝由螺杆和膨胀管等部件组成,螺杆尾部为圆锥状,圆锥的内径大于膨胀管内径。当螺母拧紧的时候,螺杆向外移动,通过螺纹的轴向移动使圆锥部分移动,进而在膨胀管的外周面形成很大的正压力,加之圆锥的角度很小,从而使墙体、膨胀管及圆锥间形成摩擦自锁,进而达到固定作用。


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膨胀螺栓安装过程


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