紧固件的疲劳汇编

1、 一、疲劳的简介 二、疲劳的特征 三、提高紧固件疲劳的途径 疲劳是指材料，零件和构件在循环加载下，在某点或者 某些点产生永久的局部性损伤，并在一定的循环次数后形成 裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。 疲劳的特点疲劳的特点 1、只有在交变应力作用下，疲劳才会发生。 2、破坏起源于高应力，高应变的局部。 3、疲劳损伤的结果是形成裂纹 疲劳失效是疲劳损伤积累的结果，经历了三个阶段 裂纹形成裂纹扩展瞬时断裂 疲劳断口分为两个区 疲劳区（光滑区） 脆断区（粗糙区） 疲劳断裂具有以下特征： 1、疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚 至比屈服极限低 2、疲劳断口均为无明显塑性形变的脆

2、断性突然断裂 3、疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果 对于螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性形变和螺 杆的疲劳断裂 其中： 65%的破坏发生在与螺母联接的第一个螺牙； 20%的破坏发生在螺纹与光杆的转变处； 15%的破坏发生在螺栓头与螺杆过渡圆角处。 提高紧固件疲劳强度主要方法有以下三种： 1、通过优化设计减小应力集中 2、改善制造工艺 3、设置适当的预紧力 严格控制螺栓的收尾尺寸消除应力集中，如下图所示： a、采用较大的过渡圆角 b、切制卸荷槽 c、螺纹收尾处切制退刀槽 优化螺栓的头下倾角也可以有效减少应力集中 采用加强型的螺纹 加强型螺纹与普通螺纹的主要区别在外螺纹的小径d1和牙根过

3、渡圆角R,加强型螺 纹的主要特点是小径d1较普通螺纹大些,牙根过渡圆角半径增R大,减小螺栓的应力 集中，且对R有具体要求 Rmax=0.18042P，Rmin=0.15011P，其中P为螺距 而普通螺纹无此要求,甚至可以为平直段。 加强型螺纹 普通螺纹 紧固件的制造过程 原材料 退火拉丝 冷镦 热处理 磷化 滚丝 表面处理 其中对以下工艺加强控制可以有效提高螺栓的疲劳 冷镦 热处理 磷化 滚丝 热处理 螺栓先热处理后滚丝成型，这样在螺栓的内部产生较大的残余压应 力，从而减缓裂纹的形成及发展，因而提高螺栓的疲劳强度 其中热处理时还应防止脱碳现象的发生，对比无表面脱碳和有表面 脱碳情况下螺栓的疲劳

4、强度。脱碳层由于碳被氧化，金相组织其渗碳体 （Fe3C）的数量较正常组织少，因此在力学性能上其强度或硬度较正常 组织低。通常存在表面脱碳情况下螺栓的疲劳强度下降19.8%。 磷化 螺栓表面磷化处理是为了防锈及稳定装配时的摩擦。但 是磷化处理同时也可起到减磨作用。在滚丝过程中降低滚丝 轮螺纹和螺丝螺纹之间的摩擦力，这对滚丝后螺栓螺纹上的 应力分布及降低螺纹表面粗糙度都将产生积极作用。 普通螺栓联接的螺杆拉力主要被最前面的三牙受力螺纹 承受当初始预紧力足够大时会使部分螺纹根部局部进入 塑性变形，同时在这些螺纹根部产生残余应力。螺纹根部产 生的残余压应力，能提高螺纹的疲劳强度。 同时塑性变形后的螺纹还能改善螺纹受力分布，使螺 纹牙上的接触压力变小由此也提高了螺纹的疲劳强度。如 此的改变，还可能会使螺栓联接中强度最弱的部位被转移到 那些强度相对更大的部位上去了。另外在材料的屈服之后， 螺栓联接的预紧力的进一步增加也会受到限制。 因此，如果螺栓联接的疲劳强度安全系数能满足预先的设计 要求，此时应该是预紧力越大螺栓联接抵抗联接分离的能 力越大，抵抗预紧力松弛的能力越强同时螺栓联接的实际 有效疲劳强度也越大。因此，增大