螺栓連接疲勞失效的場(chǎng)景其實(shí)很多，大到航空航天，小到自行車(chē)，都會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題，今天一起了解一下這方面的知識(shí)。
在我們工作中遇到的螺紋緊固件主要的失效模式分為：
①裝配擰拉斷裂；
②螺紋受剪切力擰斷；
③應(yīng)力集中部位使用后斷裂；
④疲勞斷裂；
⑤延時(shí)斷裂；
⑥零件扭矩報(bào)警；
⑦螺紋滑牙。
常見(jiàn)失效模式的原因分析：
① 裝配擰拉斷裂
擰拉斷裂特征為斷裂部位明顯縮頸伸長(zhǎng)，造成擰拉斷裂的常見(jiàn)原因主要是由于聯(lián)接面摩擦系數(shù)過(guò)??；擰緊或預(yù)緊時(shí)施加的扭矩過(guò)大、施加扭矩時(shí)套筒與螺紋不同軸、施加扭矩時(shí)速度過(guò)快；零件本身的性能強(qiáng)度不夠以及緊固面與螺紋中心線垂直度超差。
② 螺紋受剪切力擰斷
受剪切力擰斷的斷口部位一般有螺旋狀，無(wú)明顯縮頸，造成螺紋受剪切力擰斷的常見(jiàn)原因是由于螺紋在擰緊過(guò)程中被卡死，例如：螺紋變形、相互聯(lián)接的牙型不一致、螺紋有焊渣燈情況、螺栓擰進(jìn)的斷面被頂住，如螺母為盲孔的有效螺紋深度不夠。
③ 應(yīng)力集中部位使用后斷裂
應(yīng)力集中部位使用后斷裂常見(jiàn)表現(xiàn)在螺栓頭部及頭部與螺紋桿過(guò)度的直角部位，造成應(yīng)力集中部位斷裂的常見(jiàn)原因?yàn)轭^部與螺紋桿過(guò)度的直角部位圓角過(guò)小、螺栓冷鐓成型時(shí)在頭部的塑性流線存在缺陷、被聯(lián)接面與螺栓垂直度超差。
④ 疲勞斷裂
在螺栓連接后使用的過(guò)程中主要的斷裂為疲勞斷裂，造成疲勞斷裂的常見(jiàn)原因有預(yù)緊力不足、夾緊力衰減過(guò)大、螺栓尺寸和性能不合格、零件之間的相互配合、裝配環(huán)境、使用工況不能滿足設(shè)計(jì)要求。
⑤ 延時(shí)斷裂
延時(shí)斷裂常見(jiàn)原因?yàn)闅浯啵瑲浯嗍窃谏a(chǎn)過(guò)程（如電鍍、焊接）中進(jìn)入鋼材內(nèi)部的微量氫，在內(nèi)部殘余的或外加的應(yīng)力作用下導(dǎo)致材料脆化甚至開(kāi)裂。常見(jiàn)易發(fā)生氫脆的緊固件有自攻釘、彈性墊圈、8級(jí)以上的經(jīng)過(guò)電鍍表面處理的螺栓。
⑥ 零件扭矩報(bào)警
零件扭矩報(bào)警常見(jiàn)發(fā)生在通過(guò)角度法控制扭矩的螺栓裝配過(guò)程中。造成緊固件扭矩報(bào)警失效模式及原因有：在裝配完成后，零件的最終扭矩，高于控制上限或低于控制下限，原因?yàn)榱慵难b配扭矩控制范圍不合理，表現(xiàn)為設(shè)定控制范圍過(guò)小、控制范圍往上或往下偏移。
沒(méi)有預(yù)緊到預(yù)設(shè)角度，扭矩達(dá)到上限報(bào)警，原因?yàn)榱慵旧砟Σ料禂?shù)超上限、零件配合摩擦系數(shù)超上限、零件之間干涉，造成裝配扭矩急劇上升。
正常裝配，扭矩下限報(bào)警，原因?yàn)榱慵旧砟Σ料禂?shù)超下限或零件配合摩擦系數(shù)超下限，零件擰入時(shí)貼合扭矩大于初始扭矩（也即擰入力矩消耗過(guò)大），常見(jiàn)于鎖緊螺母的擰緊。
⑦ 螺紋滑牙
螺紋連接常常出現(xiàn)螺紋滑牙，造成螺紋滑牙的主要原因有螺紋脫碳。常見(jiàn)現(xiàn)象為裝配時(shí)感覺(jué)扭矩加不上，螺栓拆下后，發(fā)現(xiàn)螺紋全部或部分被磨平，以及螺栓螺紋或者螺母孔表面硬度低；內(nèi)外螺紋尺寸配合，相配合的聯(lián)接付接觸面積小，有兩種情況：一是接齒合的螺紋扣數(shù)少，二是螺紋與螺紋不在中徑以內(nèi)接觸（即精度配合不好，螺栓螺紋和螺母的螺紋接觸不夠）。
同時(shí)，在裝配方法上如果裝配不對(duì)孔，強(qiáng)擰也會(huì)造成螺紋滑牙；螺紋摩擦系數(shù)過(guò)小；表面涂層、表面粗糙度、表面潤(rùn)滑劑不合理和螺栓螺紋或者螺紋孔有異物，損壞螺紋以及螺栓跟螺母的螺距、角度變異都會(huì)導(dǎo)致螺紋滑牙。
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