高強度緊固件使用方法探討

周莎

摘要：隨著社會的發展，我國的科學技術的發展突飛猛進，人們的生活水平也有了很大的進步。緊固件品種、規格繁多，使用量大，應用面廣，是機械產品中最常見的一類標準零件。緊固件的合理選用也成為產品設計過程中的重要環節，使用正確與否直接關系著產品的功能實現和安全運行。與一般緊固件相比，高強度緊固件在產品設計、制造、裝配、檢驗和維修等方面的使用要求區別很大，在設備的運行中也起著更加關鍵的作用。在機械產品向大型化、自動化、智能化等多元化發展的形勢下，高強度緊固件作為關鍵功能零件的使用量越來越大，尤其用在關鍵場合和重要部位。目前，在高強度緊固件的選用和使用中仍存在各執己見和認識不足等問題，有必要做進一步的研究工作。本文主要針對機械產品用高強度緊固件的使用方法做探討，對高強度緊固件替代一般緊固件的使用暫不討論。

關鍵詞：高強度;緊固件;使用方法探討

引言

高強度緊固件作為關鍵功能性零件，對機械產品的功能實現和安全運行起著重要的作用，正確使用高強度緊固件是機械產品設計和制造不可忽視的環節。目前，國家沒有統一規定高強度緊固件的使用方法，各行業和單位的做法也不相同，因此，有必要進行相互交流，統一認識，制定科學的使用方法，以指導產品的設計、制造、裝配和維護，保證機械的安全和穩定運行。在對高強度緊固件進行研究和試驗后，本文從特性及應用、選用、裝配三方面總結出了高強度緊固件的一般使用方法，愿與同行業技術人員共同探討完善。

1高強度緊固件的特性及應用

1）高強度緊固件是指性能等級比較高的緊固件，包括高強度螺栓、高強度螺母、高強度墊圈、高強度螺釘和高強度螺柱等。高強度螺栓通常指符合GB/T3098.1—2010《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》的性能等級標記制度且機械性能等級≥8.8級的螺栓;高強度螺母通常指符合GB/T3098.2—2015《緊固件機械性能螺母》的性能等級標記制度且機械性能等級≥8級的螺母;高強度墊圈通常指鋼結構用高強度墊圈（GB/T1230—2006《鋼結構用高強度墊圈》）和高強度螺栓專用墊圈（重型機械標準JB/ZQ4080—2006《高強度螺栓專用墊圈》），前者硬度為35HRC～45HRC，后者抗拉強度為900MPa（≤M90）和700MPa（≥M100）。高強度緊固件的性能等級反映了其材質的強度，性能等級越高，表示材質的強度越高，可產生的夾緊力越大。高強度螺釘、高強度螺柱與高強度螺栓執行標準一樣，特性基本一樣，使用也基本一樣。為方便敘述，本文只講高強度螺栓，高強度螺釘、螺柱可參照使用。2）高強度緊固件具有較高的機械性能強度。與一般緊固件（主要指螺栓機械性能等級≤6.8級）相比，在相同的工況下，可使用較小規格或較少數量的高強度緊固件替代，以充分滿足工況的使用要求。但高強度螺栓有更多的檢測項目要求，如：斷面收縮率、破壞轉矩、螺紋未脫碳層的最小高度、全脫碳層的最大深度、再回火后的硬度等，一般螺栓則不檢測這些項目。3）根據產品的使用要求選用滿足安全系數的高強度緊固件性能等級，不是性能等級越高越好。4）不同的高強度緊固件適用于不同的產品和工況，按產品的結構和材質選用合適的緊固件品種。如：用于鋼結構的緊固件按GB/T1228—2006《鋼結構用高強度大六角頭螺栓》、GB/T1229—2006《鋼結構用高強度大六角螺母》、GB/T1230—2006《鋼結構用高強度墊圈》選用，由一個高強度螺栓、一個高強度螺母和兩個高強度墊圈組成，三者配套一起使用。對于墊圈的使用，一般是當所被夾緊的材質強度低、受壓面可能發生塑性變形的情況下才使用。5）高強度螺栓的螺紋有粗牙螺紋和細牙螺紋，一般選用粗牙螺紋。專用或防松要求高的場合和部位等可選用細牙螺紋。6）高強度螺栓和螺母符合較高的產品等級，一般是A級或B級產品，且對螺紋牙底形狀有更高的要求。7）扭矩系數是擰緊螺紋緊固件時，考慮擰緊力矩與預緊力之間關系的所有影響因素的系數，這些影響因素包括螺紋直徑、摩擦系數、螺距、牙型等。對于重要部位的高強度螺紋緊固，應該考慮使用扭矩系數，保證夾緊力較均勻，螺桿應力較一致。

2高強度緊固件的選用

1）同一產品或同一部件中，高強度緊固件的品種應盡量少，選用規格應相對集中，且最好有一致的布置形式，這樣有利于施工操作、降低成本、得到較好的連接質量。2）與高強度螺栓配合使用的螺母和墊圈，應具有和螺栓相應的性能水平。螺母有1型和2型兩種，根據高強度螺栓的性能等級和螺紋規格大小選用合適的螺母型式。如使用墊圈，必須使用硬度高的大于螺栓或螺母頭部尺寸的墊圈，其性能符合GB/T1230或JB/ZQ4080的要求。3）高強度螺栓直接擰于機體上時，其內螺紋尺寸按照機體材質和熱處理的強度應予以考慮，充分滿足其高強度螺栓相應的強度性能要求。4）同一結構要素（如緊固一個液壓閥的法蘭）上所用的高強度緊固件應是同一性能等級的螺栓、螺母和墊圈，不允許不同性能等級的緊固件在一處混用。5）高強度螺栓的通孔一般按GB/T5277—1985《緊固件螺栓和螺釘通孔》規定的中等裝配的通孔尺寸選用。通孔邊緣與螺栓頭下圓角會產生干涉時，孔口應加工倒角。

3高強度緊固件的裝配

1）裝配使用的高強度緊固件機械性能等級應與設計圖樣規定的性能等級相符，不允許用低強度性能緊固件替代高強度性能緊固件。檢查高強度螺栓、螺母和墊圈標記的機械性能等級是否與設計要求一致。2）用于重要場合和關鍵部位的高強緊固件，不建議重復使用。若不重復使用，應在設計文件和使用說明書中規定。對于一般場合和普通部件，高強度緊固件能否二次使用，國家目前沒有統一規定，各行業和單位的做法也不相同。若重復使用，應在設計文件和使用說明書中規定，對其進行必要的檢驗，符合要求的緊固件才能投入二次使用。一般檢驗內容有：①外觀檢查：無明顯的磕碰、擠壓痕跡，螺紋牙型無損傷，螺栓桿部無彎曲變形、無縮頸現象，表面無裂紋缺陷等。②螺紋檢查：用螺紋量規檢查螺紋。在螺紋的全長上檢查螺紋的螺距誤差和半角誤差合格。③磁粉檢查：對成批的緊固件，每一規格按數量比例抽取試樣檢查;數量少時全數檢查。磁粉探傷檢查不得有裂紋。④扭矩系數：需要考慮使用扭矩系數時，重新測定扭矩系數，用測出的扭矩系數用于二次擰緊。3）安裝前檢查高強度螺栓、螺母和墊圈的質量。外觀良好，無污物，無油污，無磕碰傷;緊固件表面無裂紋、凹痕、皺紋等缺陷。如有這類問題，應根據相應標準評價其缺陷性質，不合格者不得投入使用。4）對于單面有倒角的高強度墊圈，應將墊圈的倒角側置于螺栓頭下，避免墊圈與螺栓頭下圓角發生干涉。5）高強度緊固件應按規定的擰緊力矩擰緊。隨供貨一起提供了扭矩系數的高強度緊固件應維持其原狀態，不得進行清洗或涂油等作業，以提供的扭矩系數為依據，按規定的擰緊力矩擰緊;對破壞螺紋原狀態或超出扭矩系數保證期的緊固件應進行核實或重新標定;沒有提供扭矩系數的緊固件，其擰緊力矩按相應的執行的標準實施。

結語

影響高強度緊固件裝配性能的因素實際上還有很多。如：內外螺紋的材質和熱處理的硬度、緊固表面的質量、旋合長度等。此外，對于螺紋涂MoS2可獲得較穩定的扭矩系數，保證緊固軸力的一致性方面也需要試驗和研究。通過不斷深入研究探討高強度緊固件的使用方法，制定出科學合理的規范，指導設計人員的設計選用，保證制造和裝配的要求，對于提高產品質量有著十分重要的意義。

參考文獻

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