緊固件的疲勞

1、緊固件的疲勞緊固件的疲勞2 一、疲勞的簡介二、疲勞的特征三、提高緊固件疲勞的途徑3 疲勞是指材料，零件和構件在循環(huán)加載下，在某點或者某些點產(chǎn)生永久的局部性損傷，并在一定的循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現(xiàn)象。疲勞的特點疲勞的特點1、只有在交變應力作用下，疲勞才會發(fā)生。2、破壞起源于高應力，高應變的局部。3、疲勞損傷的結果是形成裂紋4 疲勞失效是疲勞損傷積累的結果，經(jīng)歷了三個階段裂紋形成裂紋擴展瞬時斷裂疲勞斷口分為兩個區(qū)疲勞區(qū)（光滑區(qū)）脆斷區(qū)（粗糙區(qū)）5 疲勞斷裂具有以下特征：1、疲勞斷裂的最大應力遠比靜應力下材料的強度極限低，甚至比屈服極限低2、疲勞斷口均為無明顯塑性形變的

2、脆斷性突然斷裂3、疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結果6 對于螺栓，其失效形式主要是螺紋部分的塑性形變和螺桿的疲勞斷裂其中：65%的破壞發(fā)生在與螺母聯(lián)接的第一個螺牙；20%的破壞發(fā)生在螺紋與光桿的轉變處；15%的破壞發(fā)生在螺栓頭與螺桿過渡圓角處。7提高緊固件疲勞強度主要方法有以下三種：1、通過優(yōu)化設計減小應力集中2、改善制造工藝3、設置適當?shù)念A緊力8嚴格控制螺栓的收尾尺寸消除應力集中，如下圖所示：a、采用較大的過渡圓角b、切制卸荷槽c、螺紋收尾處切制退刀槽9優(yōu)化螺栓的頭下傾角也可以有效減少應力集中10采用加強型的螺紋加強型螺紋與普通螺紋的主要區(qū)別在外螺紋的小徑d1和牙根過渡圓角R,加強型螺紋

3、的主要特點是小徑d1較普通螺紋大些,牙根過渡圓角半徑增R大,減小螺栓的應力集中，且對R有具體要求Rmax=0.18042P，Rmin=0.15011P，其中P為螺距而普通螺紋無此要求,甚至可以為平直段。加強型螺紋普通螺紋11緊固件的制造過程原材料 退火拉絲 冷鐓 熱處理 磷化 滾絲 表面處理其中對以下工藝加強控制可以有效提高螺栓的疲勞冷鐓 熱處理 磷化 滾絲12熱處理 螺栓先熱處理后滾絲成型，這樣在螺栓的內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余壓應力，從而減緩裂紋的形成及發(fā)展，因而提高螺栓的疲勞強度 其中熱處理時還應防止脫碳現(xiàn)象的發(fā)生，對比無表面脫碳和有表面脫碳情況下螺栓的疲勞強度。脫碳層由于碳被氧化，金相組織其滲

4、碳體（Fe3C）的數(shù)量較正常組織少，因此在力學性能上其強度或硬度較正常組織低。通常存在表面脫碳情況下螺栓的疲勞強度下降19.8%。13磷化 螺栓表面磷化處理是為了防銹及穩(wěn)定裝配時的摩擦。但是磷化處理同時也可起到減磨作用。在滾絲過程中降低滾絲輪螺紋和螺絲螺紋之間的摩擦力，這對滾絲后螺栓螺紋上的應力分布及降低螺紋表面粗糙度都將產(chǎn)生積極作用。14 普通螺栓聯(lián)接的螺桿拉力主要被最前面的三牙受力螺紋承受當初始預緊力足夠大時會使部分螺紋根部局部進入塑性變形，同時在這些螺紋根部產(chǎn)生殘余應力。螺紋根部產(chǎn)生的殘余壓應力，能提高螺紋的疲勞強度。15 同時塑性變形后的螺紋還能改善螺紋受力分布，使螺紋牙上的接觸壓力變小由此也提高了螺紋的疲勞強度。如此的改變，還可能會使螺栓聯(lián)接中強度最弱的部位被轉移到那些強度相對更大的部位上去了。另外在材料的屈服之后，螺栓聯(lián)接的預緊力的進一步增加也會受到限制。16因此，如果螺栓聯(lián)接的疲勞強度安全系數(shù)能滿足預先的設計要求，此時應該是預緊力越大螺栓聯(lián)接抵抗聯(lián)接分離的能力越大，抵抗預緊力松弛的能力越強同時螺栓聯(lián)接的實際有效疲勞強度也越大。因此，