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紧固件知识速览

本文原载于《American Fastener Journal》2012年3/4月刊,作者盖依•阿维伦(Guy Avellon),在维修行业已工作30年。他担任过工程管理、市场产品和质量体系经理。在从事紧固件行业之前,还投身于金属涂层行业。从1988年起,他就是SAE的成员,任职ASTM紧固件委员会的副主席,同时兼任紧固件试验方法委员会主席。2005年,盖依荣获ASTM授予的优异奖。几年前,他开设了GT技术顾问公司,对各个行业进行紧固件方面的培训和分析失效,以及进行ISO体系审核和编制作业指导书。

  在过去约35年以来,我一直被问到许多关于紧固件方面的不同问题:如紧固件的使用、扳拧步骤、失效原因、如何防止紧固件失效等等。我曾出席过超过1,000场的由维修和行业组织及私企举行的紧固件安全研讨会,演示了在螺栓连接中出现的问题,直观地展示了被忽视的变量怎样影响夹紧力,并由此解决许多问题。在本文中,我整理了这些年来被问过的众多问题,包括紧固件的使用、选用和期望,并以简洁的语言回答了这些被问过的(或未被问到的)的问题。

  通过这段前言,我想说明的是,在当今现代化质量控制体系中,紧固件失效往往是因数以百计的安装变量、紧固件购买不当、或装配不当而引发的――而并不都是产品质量问题所致。

  紧固件的选择

  1.如安装不正确,可使紧固件失效。
  a.有数以百计的变量可导致夹紧力失效。

  2.螺母强度要始终相配于其等级的紧固件。
  a.产品选用不当可能发生在采购阶段。
  b.也可能在维修中因库存产品过多而误选。

  3.确保在并列连接中所使用的紧固件和螺母均为同一等级。
  a.有时紧固件会被混淆并放入同一存储箱中。

  4. 在螺母和螺栓头下必须使用SAE(窄型)淬硬平垫圈。
  a.垫圈很少标记,所以必须明确使用F436或淬硬垫圈。
  b.使用5级或8.8级及以上的淬硬垫圈。

  5.在钢件连接中,USS(宽型)淬硬平垫圈增加的负载面积不比SAE(窄型)淬硬平垫圈多。
  a.会增加负载面积的产品只有一种,就是法兰面螺栓螺母。

  6. 紧固件的细牙(UNF)比粗牙产生多达10%以上的夹紧力。
  a.这是因为受力的面积不同;(因螺距短而在同一旋合长度中拥有更多的螺纹应力面,而使)UNF拥有更多的金属物质支撑。

  7.在抗剪切力上滚压螺纹比切削螺纹多产生30%的剪切阻力。
  a.这是因为冷作硬化和挤压晶体流线。

  8.切勿在滚压紧固件上切削以增加螺纹。
  a.这样做将在螺纹底部和螺尾增加应力点(而造成易断)。

  9.切勿在并列螺栓连接中,混淆使用不同表面处理的螺母和螺栓。
  a.也就是将没镀层的和有镀层的或不同类型涂层的紧固件混用。

  安装

  10.连接中,螺栓螺纹长度的不同会产生不同的效果。
  a.螺纹是减震器和应力点所在。因此,在动态载荷中要增加螺纹长度,而在剪切载荷中要减少螺纹长度。

  11.螺栓螺纹始终应至少有一个完整螺纹伸出螺母。
  a.这是确保在螺母中有完整的螺纹旋合。

  12.如果锁紧垫圈不是原配在紧固件上的,切勿将它加放上去。
  a.以上再读一遍。

  13.锁紧垫圈不能阻止预紧力的消失。
  a.夹紧力要明显高于外在服役载荷,不然什么也阻止不了松弛和预紧力的消失。
  b.见第12题。

  14.没有锁紧装置能永远阻止预紧力的损失。
  a.如果连接材料、紧固件部件和安装扭矩不适当,将不能保证预紧力不消失。

  15.每个连接都是独特的。
  a.你目前采用的某个连接方法或许不一定适合另一个连接。

  16.冲击扳手绝不能用来安装紧固件。
  a.在初始冲击扭矩上它们太难控制了。

  17.扳拧一致比扭矩更重要。
  a.一边松而另一边紧,就会发生松弛。

  18.扳拧技术比扭矩更影响连接。
  a.连结点可压缩多少?可否沿用渐增扭矩模式?

  19.在紧固件初拧中,扭矩千万不要完全施加到位,尤其是在多个紧固件的单个连接点上。
  a.因为当其余的紧固件被拧紧后,第一个被拧紧的紧固件就会松弛。

  20.如果这是个关键连接部位,紧固件应在拧紧两分钟后重新拧紧,并在施加载荷后再次拧紧。
  a.这是材料、连接点和紧固件的正常压缩设定。
  b.没有不被压缩的垫片。每种材料都会松弛。

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