關(guān)于緊固件性能檢測，你了解多少

　　緊固件是將兩個(gè)或兩個(gè)以上零件或構(gòu)件緊固連接成為一件整體時(shí)所采用的一類機(jī)械零件的總稱，是目前應(yīng)用極為廣泛的一類機(jī)械零件，素有“工業(yè)之鹽”之稱。緊固件連接屬于可拆連接，具有受力性能好、承載能力強(qiáng)、耐疲勞、拆裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被大量應(yīng)用于工程機(jī)械、建筑工程、軌道交通、電力、航空航天等行業(yè)領(lǐng)域，一臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)的緊固件不少于25個(gè)，一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的緊固件有200多個(gè)，一套風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的緊固件達(dá)1000多個(gè)，一節(jié)地鐵車廂上的緊固件有2000多個(gè)，一駕中型飛機(jī)上各類緊固件多達(dá)300萬個(gè)，許多設(shè)備的關(guān)鍵部位采用的都是緊固件連接，所以緊固件的可靠性和安全性非常重要。

　　緊固件的特點(diǎn)是品種規(guī)格繁多，性能用途各異，而且標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的程度極高，通常也稱為“標(biāo)準(zhǔn)件”。緊固件的種類很多，按其特點(diǎn)主要分為：螺栓、螺釘、螺柱、螺母、自攻螺釘、木螺釘、銷、墊圈、擋圈、鉚釘、組合件和連接副等。

　　緊固件是重大技術(shù)裝備研制與運(yùn)維的重要基礎(chǔ)，直接決定著裝備的性能、水平、質(zhì)量和可靠性，緊固件檢測技術(shù)是保障核心零部件及其配套主機(jī)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)，提高產(chǎn)品質(zhì)量保證水平的關(guān)鍵。為確保緊固件性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，需要在研發(fā)設(shè)計(jì)階段、制造階段、出貨階段以及使用過程中對(duì)緊固件性能進(jìn)行檢測。緊固件通常需要進(jìn)行以下檢測：

一、扭矩-夾緊力試驗(yàn)

　　螺紋緊固件的功能，是通過施加一定的扭矩，在螺栓或螺釘上產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)緊力，保證被連接牢固的連接在一起不松動(dòng)，同時(shí)又可拆卸以便于維修。預(yù)緊力的大小是保證連接質(zhì)量的重要因素，而影響預(yù)緊力的主要因素除了使用的工具及擰緊方法外就是緊固件本身的摩擦系數(shù)。扭矩-夾緊力試驗(yàn)是對(duì)緊固件連接副實(shí)施的綜合性能試驗(yàn)，試驗(yàn)在摩擦系數(shù)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)將緊固扭矩平穩(wěn)地作用于螺栓-螺母連接副或螺釘-螺母連接副以產(chǎn)生夾緊力，測量其緊固特性，包括總摩擦系數(shù)、螺紋摩擦系數(shù)、支承面摩擦系數(shù)、屈服夾緊力、屈服緊固扭矩、扭矩系數(shù)等一系列參數(shù)。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 16823.3-2010、GB/T 1231-2006等。

二、橫向振動(dòng)試驗(yàn)

　　緊固件橫向振動(dòng)試驗(yàn)主要是測定緊固件連接副在一定頻率和振幅的橫向動(dòng)態(tài)載荷下的自鎖性能(防松性能)，廣泛適用于汽車緊固件、航空緊固件、風(fēng)電緊固件、鐵路緊固件等各類緊固件的防松量化。試驗(yàn)在緊固件橫向振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，將被試緊固件擰緊在試驗(yàn)裝置上，使之產(chǎn)生一定的夾緊力。借助于試驗(yàn)機(jī)在被加緊兩金屬板之間產(chǎn)生的交變橫向位移，使連接松動(dòng)，導(dǎo)致夾緊力減小甚至完全喪失。連續(xù)記錄夾緊力的瞬時(shí)值，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的分析對(duì)比可以判定緊固件的防松性能。在試驗(yàn)過程中，夾緊力減小的越慢，防松性能越好;反之，夾緊力減小得越快，防松性能越差。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 10431-2008。

三、尺寸和幾何精度測量

　　緊固件的尺寸和幾何精度測量主要依據(jù)產(chǎn)品相關(guān)的國標(biāo)或技術(shù)要求(協(xié)議、規(guī)范及圖紙要求等)進(jìn)行檢查，常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：JB/T 9151.1至JB/T 9151.7系列標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 28703-2012、GB/T 3103.1-2002、GB/T 3177-2009等。常用的檢測儀器有：三坐標(biāo)、影像測量儀、螺紋千分尺、螺紋環(huán)規(guī)、游標(biāo)卡尺、外徑千分尺等。檢測的參數(shù)隨緊固件產(chǎn)品而不同，螺栓通常檢測的參數(shù)有：內(nèi)外螺紋的大徑、中徑和小徑、公稱長度、螺紋長度、對(duì)邊寬度、對(duì)角寬度、頭部高度、頭部直徑、頭下圓角半徑等。

四、成品楔負(fù)載試驗(yàn)

　　緊固件成品楔負(fù)載試驗(yàn)主要是測定螺栓和螺釘成品的抗拉強(qiáng)度和頭與無螺紋桿部或螺紋部分交接處的牢固性。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、NB/T 31082-2016、GB/T 1228-2006、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等，主要是通過拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，需要配備試驗(yàn)專用夾具及不同角度的楔墊。楔負(fù)載試驗(yàn)是將專用楔墊夾具置于試樣頭下，在拉力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)試樣施加軸向載荷，拉力試驗(yàn)應(yīng)持續(xù)到試樣發(fā)生斷裂，斷裂應(yīng)發(fā)生在桿部或未旋合的螺紋長度內(nèi)，而不應(yīng)發(fā)生在頭部和頭桿交接處。

五、拉伸試驗(yàn)

　　拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法。通過拉伸試驗(yàn)得到的強(qiáng)度和塑性性能數(shù)據(jù)，對(duì)緊固件設(shè)計(jì)和選材、產(chǎn)品的質(zhì)量控制都有很重要的參考價(jià)值。緊固件中需要做拉伸試驗(yàn)的產(chǎn)品主要有螺栓、螺釘和螺柱，螺栓、螺釘和螺柱的拉伸試驗(yàn)分為成品拉伸試驗(yàn)、機(jī)械加工試件拉伸試驗(yàn)。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 228.1-2021、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、NB/T 31082-2016、GB/T 1228-2006、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等，主要是通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。螺栓、螺釘和螺柱成品拉伸試驗(yàn)有幾種情況：為測定抗拉強(qiáng)度的拉力試驗(yàn)、為測定伸長率和0.0048d非比例延伸應(yīng)力的拉力試驗(yàn)、頭部弱的螺栓和螺釘拉力試驗(yàn)、腰狀桿緊固件拉力試驗(yàn)等。機(jī)械加工試件拉伸試驗(yàn)需要按標(biāo)準(zhǔn)制取標(biāo)準(zhǔn)試樣，測定最小抗拉強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度或0.2%非比例延伸應(yīng)力RP0.2、斷后伸長率、斷面收縮率。

六、成品保證載荷試驗(yàn)

　　保證載荷，是指螺紋產(chǎn)品實(shí)物不產(chǎn)生明顯塑性變形所能承受的極限載荷，該值由產(chǎn)品的螺紋應(yīng)力截面積和保證應(yīng)力的乘積確定。緊固件需要做成品保證載荷試驗(yàn)的產(chǎn)品有：螺栓、螺釘和螺母。螺栓和螺釘?shù)谋ＷC載荷試驗(yàn)方法是對(duì)產(chǎn)品實(shí)施規(guī)定的保證載荷試驗(yàn)，并測量由保證載荷產(chǎn)生的永久伸長量。螺栓和螺釘保證載荷試驗(yàn)常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。螺母保證載荷試驗(yàn)常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 3098.2-2015、GB/T 3098.9-2020、DL/T 1236-2021。保證載荷試驗(yàn)主要是通過萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，并配備試驗(yàn)要求的夾具及長度測量裝置。螺栓和螺釘保證載荷試驗(yàn)前后的永久伸長量不能超過±12.5μm。

七、破壞扭矩試驗(yàn)

　　對(duì)于螺紋規(guī)格小于M3的螺栓和螺釘，因受螺紋精度和試驗(yàn)裝置精度的影響，準(zhǔn)確的判定斷裂載荷和保證載荷是不可能的，標(biāo)準(zhǔn)中也未規(guī)定最小拉力載荷與保證載荷的螺栓與螺釘;規(guī)格大于M3到M10的螺栓和螺釘，由于長度太短而不能實(shí)施拉力試驗(yàn)。GB/T 3098.13-1996標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了M1~M10螺栓和螺釘?shù)淖钚∑茐呐ぞ兀蓪?shí)施破壞扭矩試驗(yàn)。破壞扭矩試驗(yàn)是將螺栓與螺釘樣件夾緊在試驗(yàn)裝置中，連續(xù)、平穩(wěn)施加扭矩，測定其破壞扭矩值。

八、硬度試驗(yàn)

　　硬度是材料軟硬的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，是抵抗其它物體壓入其表面的能力，是金屬表面抵抗變形和破壞的能力。硬度試驗(yàn)為緊固件最常檢測的項(xiàng)目，對(duì)于無法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的緊固件，可以進(jìn)行硬度試驗(yàn)，以驗(yàn)證熱處理工藝，并確保硬度不超過緊固件標(biāo)準(zhǔn)允許的硬度范圍。如果緊固件產(chǎn)品的硬度超過最大允許水平，緊固件在使用過程中就會(huì)發(fā)生脆化。常規(guī)的硬度檢查通常是在合適的表面或穿過緊固件螺紋特定區(qū)域的橫截面上進(jìn)行的，常測的硬度有維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度。硬度試驗(yàn)常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 4340.1-2009、GB/T 231.1-2018、GB/T 230.1-2018、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.2-2015、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、GB/T 121-1986、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。進(jìn)行表面硬度試驗(yàn)的試樣表面應(yīng)平坦光滑，試驗(yàn)面應(yīng)無氧化物及外來污物，尤其不應(yīng)有油脂。

九、沖擊試驗(yàn)

　　沖擊試驗(yàn)是將規(guī)定幾何形狀的缺口試樣置于沖擊試驗(yàn)機(jī)兩支座之間，試樣缺口背于打擊面放置，采用擺錘單次打擊試樣使試樣破斷，測定試樣的吸收能量，驗(yàn)證材料的韌性。緊固件需要做成品保證載荷試驗(yàn)的產(chǎn)品有：螺栓、螺釘和螺柱，沖擊試驗(yàn)通常是在低溫條件下，一般是在-20℃下進(jìn)行。沖擊試樣需要制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，試樣缺口根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，為V型或U型。沖擊試驗(yàn)常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 229-2020、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。

十、金相分析

　　緊固件產(chǎn)品通常需要進(jìn)行金相分析的試驗(yàn)項(xiàng)目有：脫碳試驗(yàn)和表面缺陷。

　　脫碳試驗(yàn)主要是測定緊固件淬火并回火后表面脫碳情況與脫碳層深度?？刹捎媒鹣喾ɑ蛴捕确?，金相法可測定螺紋全脫碳層的深度及螺紋未脫碳層的高度。金相法試樣應(yīng)從完成全部熱處理工序并應(yīng)去除鍍層或其他涂層后的緊固件上制取，通常在穿過緊固件螺紋特定區(qū)域的縱截面上截取，再使用鑲嵌機(jī)和磨拋機(jī)對(duì)試樣制成金相試樣，通過金相顯微鏡觀察。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 224-2019、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。

　　表面缺陷試驗(yàn)可以采用非破壞性檢查和破壞性檢查兩種方式，非破壞性檢查主要是目視檢查，檢查產(chǎn)品外觀是否存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的明顯缺陷。破壞性檢查即采用金相法，需使用鑲嵌機(jī)和磨拋機(jī)對(duì)試樣制成金相試樣，在金相顯微鏡下觀察。常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 5779.1-2000、GB/T 5779.2-2000、GB/T 5779.3-2000。

十一、化學(xué)成分分析

　　緊固件材料中化學(xué)元素的種類和配比不同直接決定了材料是否能通過后續(xù)的處理而達(dá)到要求的性能，選材不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致緊固件的過早失效，進(jìn)而可能會(huì)發(fā)生重大事故，因此化學(xué)成分分析尤為重要?；瘜W(xué)成分分析主要是測定緊固件材料中各種化學(xué)元素的含量，最常檢測的元素有：碳C、硅Si、錳Mn、磷P、硫S、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu等，常用的分析儀器有直讀光譜儀、碳硫分析儀、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)等，常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 4336-2016、GB/T 11170-2008、GB/T 20123-2006、GB/T 20125-2006等。

十二、腐蝕試驗(yàn)

　　腐蝕試驗(yàn)是使用腐蝕試驗(yàn)箱模擬緊固件產(chǎn)品實(shí)際工狀腐蝕環(huán)境，測定產(chǎn)品的腐蝕性能，驗(yàn)證產(chǎn)品抗腐蝕的能力，評(píng)估產(chǎn)品的使用壽命，其耐受時(shí)間的長短決定耐腐蝕性能的好壞。常做的腐蝕試驗(yàn)有中性鹽霧試驗(yàn)、乙酸鹽霧試驗(yàn)和銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)，常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 10125-2021。

湖南中機(jī)申億檢測技術(shù)有限公司已具備開展以上緊固件各項(xiàng)試驗(yàn)的檢測能力，為您提供緊固件產(chǎn)品性能檢測的一站式解決方案，包括機(jī)械和物理性能、化學(xué)成分分析、金相分析、腐蝕性能、無損檢測、失效分析等綜合性能檢測。如有相關(guān)業(yè)務(wù)需求，歡迎詳詢，我們將竭誠為您服務(wù)!