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如何提升钩头螺栓的抗疲劳性能

编辑:杭州有限公司时间:2022-10-25

钩头螺栓是一种典型的多缺口零件,疲劳性能,能够全面评价高强度钩头螺栓的制造水平,受钩头螺栓的结构、尺寸、材料及制造工艺等多种因素的影响,下面从连接结构及螺栓设计,来为大家介绍提高钩头螺栓抗疲劳性能的方式。


提高抗疲劳性的方法,是减少螺纹处的交变应力,达到此目的,有三种主要方法:螺栓设计、优化结构设计和合理的装配工艺。


一、钩头螺栓设计

1、螺纹搓丝代替车削:搓丝工艺生产的钩头螺栓表面粗糙度小于车削螺纹,同时螺纹表面冷作硬化能提高强度和硬度,提高紧固抗疲劳性能。

2、热处理:热处理对钩头螺栓材料疲劳强度的影响较大,热处理能够改善紧固件显微组织,能在一定程度上提高钩头螺栓材料的疲劳性能,提高产品的寿命;若表面有脱碳会降低钩头螺栓的表面硬度、耐磨性,并导致疲劳性能的降低,所以热处理时应控制好加热温度,采用保护气氛解决这一问题


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3、热处理后搓丝:热后螺纹成型可以保留成型时对钩头螺栓表面的压应力,螺纹的抗疲劳性能更好。

4、较大的头下过渡圆角:采用较大的过渡圆角,减少应力集中,如MJ螺纹;针对高疲劳要求的紧固件还可设计成双过渡圆角,两段圆弧的半径一大一小, 两段圆弧之间平滑过渡, 且半径较小的圆弧与螺栓头下支承面相切, 半径较大的圆弧与光杆部分相切。

5、防腐蚀保护:应确保紧固件免受环境腐蚀,产生引起疲劳的裂纹。应选择合适的紧固件材料和涂层。


二、优化结构设计

以改进钩头螺栓接头上的载荷分布,和降低每个接头所承受的外部应力为目的,可考虑按照以下方式进行设计:

使用较高的预紧力。理论和实践证明,钩头螺栓和被联接件的刚度不变,只恰当地增大预紧力,对疲劳性能有明显提高。当钩头螺栓按照设计扭矩拧紧后,螺栓连接在同样的交变载荷作用下时,螺栓力变化范围相对要小很多,螺栓力变化范围对螺栓的疲劳寿命影响很大,螺栓应力变化范围越小,疲劳寿命越长,而为了很好地减低螺栓力变化范围,在设计中要保证钩头螺栓连接处在承受外载荷时不会分离。

由于设计、制造和装配不良的原因,会导致钩头螺栓偏心载荷。偏心载荷会在螺栓中引起附加弯曲应力,大大降低螺栓的疲劳强度,所以,从结构和工艺上应采取相应的措施,以避免附加弯矩的产生。增大接触面积,尽可能增大夹紧长度,增加螺纹啮合长度,减少螺纹处的交变应力。使用弹性垫圈,以抵消松弛、蠕变和温差引起不同伸长的影响。

三、合理的装配工艺

关于装配紧固,实现预紧力大于工作载荷是必要的。为此,准确控制预紧力并保持其不减退是很重要的。此外,不同条件下对预应力大小要求不同,对一些抗疲劳要求较高的位置,钩头螺栓一般需要过屈服拧紧,确保螺栓连接获得足够的预紧力;同时,使用经过校准的高精度工具,使用合适的拧紧顺序,来降低钩头螺栓负载不均匀的风险,确保钩头螺栓整体连接的完整性。

提高钩头螺栓的抗拉疲劳性能必须采取综合措施,任何单一的措施都不能完成整体抗疲劳的需要,正确地评估和设计是钩头螺栓连接结构质量控制中的重要环节。