螺栓斷裂的原因探析

各種機器及部件在連接裝配中離不開緊固件。緊固件給機械工業帶來了方便，但是，它有一個不可避免的弱點，即在劇烈震動中會自行松脫，致使部件或一臺完整的設備損壞、解體，甚致釀成事故。

  為解決緊固件的松脫問題，從螺紋緊固件誕生開始，世界上許多國家的科學家和工程師作了大量的試驗和研究，他們采用鎖片、銷釘、尼龍嵌入、變形螺紋、化學涂膠等方法，在一定程度上延緩了緊固件自行松脫的時間，但是，沒有根本解決問題。

所謂螺栓連接是由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，常與螺母配合，用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。這種連接形式稱為螺栓連接。

螺栓連接廣泛存在于機械裝配結構中。螺栓連接較其他聯接的優點之一是可拆卸、易維修，但同時這也是它的弱點，特別是在高速運轉、振動強烈的火車、汽車、飛機、坦克等大型機械設備中，已數不勝數。隨著機械向高速、精密化發展，工業規模向大規模、自動化發展以及航空航天技術的發展等，人們也將更多的目光轉向了螺栓連接的安全性考量，其中螺栓連接zui明顯也是zui可怕的故障莫過于——螺栓斷裂。

一般情況下，我們對于螺栓斷裂從以下四個方面來分析：

1.螺栓的質量；

2.螺栓的預緊力矩；

3.螺栓的強度；

4.螺栓的疲勞強度。

一、螺栓的質量

螺栓的質量有螺栓的長度、規格、類別、連接形式等條件決定。

二、螺栓的預緊力矩

螺栓的預緊力矩使得螺栓受到拉應力、剪應力兩種力，而預緊力的控制是為了保證法蘭連接系統緊密不漏、安全可靠地長周期運行，墊片表面必須有足夠的密封比壓，特別在高溫工況下墊片會產生老化、蠕變松弛，法蘭和螺栓產生熱變形，因此高溫連接系統的密封比常溫困難得多，此時螺栓預緊力的施加與控制就顯得十分重要，過大或過小的預緊力都會對密封產生不利影響。螺栓預緊力過大，密封墊片會被壓死而失去彈性，甚至會將螺栓擰斷；過小的螺栓預緊力又使受壓后墊片表面的殘余壓緊應力達不到工作密封比壓，從而導致連接系統泄漏。因此如何控制螺栓預緊力是生產實際中必須重視的問題。

由于螺栓預緊的彈性區連接強度有限。為了提高連接的可靠性，增加螺栓壽命與連接強度，實際應用中還會出現將螺栓從彈性變形段擰入塑性變形段的情況。

三、螺栓的強度

螺栓的抗拉強度和屈服強度決定了螺栓的強度，強度越大，通常壽命越大。

四、螺栓的疲勞強度

螺栓的疲勞強度。與危險剖面積、螺栓所受的zui大zui小應力、螺栓應力幅、螺栓平均應力有關，前人已有相關計算方法，此處不再贅述。

在實際使用中螺栓斷裂絕大多數情況都是因為松動而斷裂的，是由于松動而被打壞的。

松動的原因之一是預緊力不足，另外一個主要原因是防松結構的設計，關于防松結構的設計，從緊固件誕生之日起，世界各國的工程師就在研究各種不同的防松結構，他們采用鎖片、銷釘、尼龍嵌入、變形螺紋、化學涂膠等各種方法，根據不同的使用場合，其防松效果*不同，為了檢測、對比，就需要采用一定的方法去研究檢測。

為了驗證不同的防松措施，可以使用上海百若試驗儀器有限公司的緊固件橫向振動疲勞試驗機來進行試驗。

螺栓還有一個斷裂的主要原因是斷裂疲勞。螺栓軸向疲勞極限是螺栓受周期變化的軸向應力，影響螺栓的性能導致螺栓松動的，您可以使用上海百若試驗儀器有限公司的疲勞試驗機來進行試驗。

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