哪些零件缺陷，可能會(huì)導(dǎo)致螺紋滑牙？

在螺紋連接中，滑牙是一種常見(jiàn)的是失效形式，當(dāng)螺紋的抗剪切能力較弱且載荷較大時(shí)，易出現(xiàn)螺紋滑牙。裝配過(guò)程中的滑牙通常可以通過(guò)裝配曲線進(jìn)行識(shí)別，如下圖所示，某連接副為扭矩法擰緊，正常的曲線為扭矩隨角度線性上升，而當(dāng)螺紋出現(xiàn)滑牙時(shí)，曲線的上升斜率明顯降低，這類(lèi)滑牙比較容易識(shí)別。另一類(lèi)是裝配時(shí)未出現(xiàn)滑牙，擰緊曲線正常，當(dāng)零件在使用時(shí)，在外載荷作用下，出現(xiàn)了滑牙，這類(lèi)滑牙較難以識(shí)別。

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在螺紋連接中，有一條重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：螺紋連接過(guò)載擰緊時(shí)，失效模式應(yīng)為螺栓斷裂，且斷裂在自由螺紋區(qū)或光桿區(qū)。這也就是說(shuō)內(nèi)外螺紋承載能力應(yīng)高于螺栓自由螺紋或光桿區(qū)的承載能力。螺栓的斷裂往往時(shí)突然的，容易被察覺(jué)；而螺紋滑牙往往是隱蔽的，不容易被察覺(jué)。

那么螺紋出現(xiàn)滑牙失效時(shí)，可以從零件的哪些角度進(jìn)行分析呢？

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01 零件缺陷

1.1 螺紋牙形、尺寸、磕碰

螺紋牙形和是否有缺陷是影響螺紋強(qiáng)度的重要因素。如下圖所示，因?yàn)槁菅莱尚瓦^(guò)程不佳，導(dǎo)致螺牙出現(xiàn)“雙峰”，“雙峰”會(huì)降低螺紋的嚙合面積，進(jìn)而導(dǎo)致螺牙承載能力降低，載荷較大時(shí)，易出現(xiàn)滑牙。當(dāng)螺紋出現(xiàn)滑牙時(shí)，通過(guò)金相和標(biāo)準(zhǔn)牙形進(jìn)行對(duì)比和測(cè)量，確認(rèn)是否是牙形缺陷導(dǎo)致的失效。

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此外，當(dāng)螺紋的尺寸偏小時(shí)，也會(huì)降低螺牙承載能力，通過(guò)通止規(guī)可以檢測(cè)螺紋的尺寸是否滿(mǎn)足要求。

對(duì)于一些包裝方式不佳的螺紋，零件運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)發(fā)生磕碰，當(dāng)磕碰傷較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致螺紋無(wú)法正常嚙合，強(qiáng)制擰緊時(shí)，易出現(xiàn)螺紋損壞或滑牙。

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1.2 螺紋脫碳、熱處理不佳

通常把緊固件螺紋表面碳的損耗成為脫碳。脫碳分為全脫碳、不完全脫碳。

全脫碳是碳全部損耗，在金相檢查中只能看到鐵素體組織的脫碳。

不完全脫碳是由于碳的損耗已使回火后金相組織輕度變色，且硬度明顯地比相鄰基體硬度低的脫碳。螺紋脫碳的圖片如下圖所示。

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緊固件表面硬度如果比它的芯部硬度低30個(gè)HV（維氏硬度值）就認(rèn)為零件已經(jīng)脫碳。表面是否脫碳可用來(lái)控制緊固件熱處理工藝質(zhì)量，本身并不反映緊固件的強(qiáng)度性能，8.8級(jí)及其以上經(jīng)熱處理的緊固件才需要檢查該指標(biāo)。

脫碳會(huì)降低螺紋的強(qiáng)度，在擰緊裝配產(chǎn)生軸力或外載荷作用下，會(huì)導(dǎo)致螺牙強(qiáng)度不足，導(dǎo)致螺紋出現(xiàn)滑牙。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，允許一定程度的脫碳，但對(duì)半脫碳層和全脫碳層的高度有明確要求，例如對(duì)于8.8級(jí)螺栓，未脫碳層高度超過(guò)1/2螺紋高度，全脫碳層高度小于0.015mm；對(duì)于10.9級(jí)螺栓，未脫碳層高度超過(guò)2/3螺紋高度，全脫碳層高度小于0.015mm。

1.3 螺紋連接中有異物

螺栓和螺母的配合為間隙配合，當(dāng)通止規(guī)都能通過(guò)時(shí)，螺紋是可以較輕松旋入的。但往往由于過(guò)程異常因素，如螺栓和螺母經(jīng)過(guò)電泳時(shí)，會(huì)在螺紋上殘留油漆或焊渣，螺紋在旋入時(shí)受阻，擰緊槍強(qiáng)制旋入會(huì)擠壓并破壞螺紋，減低螺紋承載能力，最終導(dǎo)致滑牙，因此，為了避免滑牙，可以采用密封蓋或膠水，保護(hù)螺紋，避免油漆和焊渣的黏附。

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1.4 螺栓螺紋尾部導(dǎo)向不合理

螺栓螺紋尾部導(dǎo)向是直接影響螺栓螺母能否正常嚙合的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)用最多的尾部形狀是平端，如下圖所示，但往往平端的尾部結(jié)構(gòu)容易在螺紋開(kāi)始嚙合時(shí)，螺栓出現(xiàn)傾斜，尤其在自動(dòng)擰緊工位，螺栓擰緊傾斜會(huì)導(dǎo)致螺紋螺牙受力異常，造成滑牙。因此設(shè)計(jì)上，可以適當(dāng)增加螺紋尾部倒角。

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當(dāng)以上優(yōu)化還不能解決螺紋傾斜和滑牙，可以變更尾部形狀，如下圖所示，設(shè)計(jì)成錐面導(dǎo)向端，可以有效避免螺栓開(kāi)始擰緊時(shí)傾斜，該結(jié)構(gòu)尤其適合在被加緊件厚度大、螺栓長(zhǎng)，或者盲裝等需要導(dǎo)向的場(chǎng)合，比如：底盤(pán)的副車(chē)架、擺臂或鋼板連接到車(chē)身，發(fā)動(dòng)機(jī)懸架到車(chē)架等連接點(diǎn)。

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1.5 螺紋嚙合長(zhǎng)度

嚙合長(zhǎng)度是影響螺紋承載能力的重要參數(shù)，為保證連接的可靠性和螺紋不出現(xiàn)滑牙，設(shè)計(jì)上對(duì)螺紋孔的嚙合長(zhǎng)度都有一定的要求。螺紋滑牙往往更容易發(fā)生在輕金屬內(nèi)螺紋連接上，下圖是不同等級(jí)螺栓（8.8級(jí)、10.9級(jí)、12.9級(jí)），螺紋的最小嚙合長(zhǎng)度和內(nèi)螺紋剪切強(qiáng)度的關(guān)系。內(nèi)螺紋材料剪切強(qiáng)度越高，所需的嚙合長(zhǎng)度越短；螺栓強(qiáng)度等級(jí)越低，所需的嚙合長(zhǎng)度越短。各位朋友們可以根據(jù)下圖，查閱所需連接副的最小嚙合長(zhǎng)度。

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