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原來擰個螺栓，也有這么多學問

螺栓：機械零件，配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件。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，需與螺母配合，用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。
這種連接形式稱螺栓連接。如把螺母從螺栓上旋下，又可以使這兩個零件分開，故螺栓連接是屬于可拆卸連接。下面我們就來講講，關于螺栓擰緊技術！

擰緊中的扭矩分配
擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉為三個部分：
1，螺栓頭下摩擦力消耗 
2，螺紋副摩擦力消耗 
3，產生預緊力
這個也可以根據以下公式得出：
?    Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
?   預緊力    螺紋副        螺栓頭下
?       定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數(shù)friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數(shù)fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現(xiàn)在螺栓的被拉伸，40%和50%體現(xiàn)了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發(fā)熱。
螺栓的初始設計是按照如上圖的比例來分配三者關系的，如果實際的過程中改變了三者的比例關系，會出現(xiàn)扭矩“合格”，夾緊力不合格的情況。
典型情況1
螺紋副被額外潤滑
此時螺紋副摩擦系數(shù)降低，摩擦力矩變小，施加的扭矩“轉移”給夾緊力，后果有可能是：螺栓拉斷或者工件變形。
典型情況2
螺栓生銹或者螺紋副有油漆
此時螺紋副摩擦系數(shù)增加，有可能扭矩合格后夾緊力不足。
其它改變摩擦系數(shù)的常見情況有：
涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉接觸面摩擦系數(shù)，工具轉速，墊片增加/減少等。
擰緊技術中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，螺栓/螺母在產品壽命周期內必須穩(wěn)定連接，否則有可能造成嚴重的質量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時有發(fā)生。
螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：
1. 強度不足
螺栓常見強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
螺栓/螺母機械強度測試
螺栓/螺母機械強度的測試方法很多，比較權威的方法是依據ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機械抗拉強度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過萬能材料試驗機產生軸向拉力，通過軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機械性能指標。
軸向拉力/軸向拉伸量
螺母/螺紋副的機械強度測試，如下圖示意：
1. 實驗載荷一般在抗拉強度的88%-94%之間
2. 持續(xù)載荷15S
3. 需確保螺桿沒有永久變形
4. 15S后手動可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強度合格


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