緊固件機(jī)械性能的基本內(nèi)容

1.緊固件性能分類

(1)物理性能：材料的物理性能是材料固有的特性，基本不會(huì)變化。即使加工為成品，也不會(huì)有太大的變化。如密度、熱膨脹系數(shù)、電阻率、熱導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等。

(2)機(jī)械性能：材料和緊固件的機(jī)械性能，反映了當(dāng)它承受一定載荷時(shí)，所作出反應(yīng)的能力，如：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率及硬度等。緊固件在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)原材料改制(冷拔)、冷傲、冷擠、沖壓、縮徑、或熱壓、搓(滾)絲等加工過(guò)程及熱處理，最終成為成品。這時(shí)，它的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)，與未加工的原材料相比，已經(jīng)有了較大的變化，并達(dá)到了某種緊固件產(chǎn)品機(jī)械性能所規(guī)定的要求。

(3)工作性能：緊固件的工作性能，是通過(guò)加工過(guò)程而獲得的功能設(shè)計(jì)特性，使緊固件能夠滿足和適應(yīng)該類產(chǎn)品，在工作中的某些特定的要求。工作性能包括：扭矩、鎖緊性能、彈性等，緊固件的工作性能，也是通過(guò)材料的選擇及冷、熱加工過(guò)程面獲得并增強(qiáng)的。

2.外螺紋緊固件(螺栓、螺釘和螺柱)機(jī)械性能的主要項(xiàng)目

(1)抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度是一件緊固件成品在破壞前或在開(kāi)始破壞的同時(shí)，所能承受的施加在它上面的**的拉力載荷除以“螺紋公稱應(yīng)力截面積”的數(shù)值。抗拉強(qiáng)度一般是用“應(yīng)力”值表示，在美制緊固件中，它的單位為：磅/英寸(psi) 或千磅/英寸*(ksi) 。如果需要了解某一緊固件產(chǎn)品，所能承受的拉力載荷值，則將該抗拉強(qiáng)度值(應(yīng)力值)乘以螺紋公稱應(yīng)力截面積即可。在美制緊固件中， 拉力載荷的單位為磅力(lbf) ， 抗拉強(qiáng)度與拉力載荷的關(guān)系， 可以用下面公式來(lái)表達(dá)：

拉力載荷一抗拉強(qiáng)度×螺紋公稱應(yīng)力截面積。

米制緊固件與美制緊固件抗拉強(qiáng)度、拉力載荷的換算關(guān)系如下：

1lbf=4.448N或1N-0.2248lbf，另外， 1ksi=6.89N/mm(PM a) .

為了便于讀者對(duì)美制與米制力學(xué)單位的換算，這里把幾個(gè)主要的換算關(guān)系列在下面：

60ksi=413.6N/mm90ksi=620.05N/mm100ksi=688.94N/mm

105ksi=723.45N/mm3120ksi=826.73N/mm150ksi=1033.4N/mm

170ksi=1171.2N/mm3175ksi=1205.6N/mm3180ksi=1240.2N/mm

請(qǐng)讀者牢記上面這幾個(gè)換算關(guān)系，因?yàn)槊绹?guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)采用的計(jì)量單位都是英制系列，讀者若需要使用米制單位，則需自己進(jìn)行換算。螺栓楔負(fù)載試驗(yàn)是檢驗(yàn)螺栓抗拉強(qiáng)度的最普遍、最重要的應(yīng)用方法。對(duì)實(shí)物螺栓進(jìn)行楔負(fù)載試驗(yàn)，在測(cè)得最小抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，也對(duì)螺栓的塑性；“頭桿結(jié)合強(qiáng)度”做了考核。

(2)屈服強(qiáng)度、規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力；屈服強(qiáng)度是當(dāng)一件緊固件產(chǎn)品產(chǎn)生規(guī)定大小的水久性變形時(shí)，所承受的拉力載荷下的應(yīng)力值。當(dāng)緊固件達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，它已進(jìn)人塑性變形范圍。這里需要指出：低強(qiáng)度產(chǎn)品在承受拉力載荷時(shí)，可以出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，能夠測(cè)量出屈服強(qiáng)度，高強(qiáng)度產(chǎn)品由于沒(méi)有物理屈服現(xiàn)象，測(cè)不出屈服強(qiáng)度，而應(yīng)測(cè)量“規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力”。

(3)保證載荷：保證載荷是緊固件必須承受的、不發(fā)生**變形時(shí)的拉力載荷。保證載荷是一個(gè)韌性指標(biāo)，是對(duì)墊處理工藝中淬透性指標(biāo)的考核。它是一個(gè)絕對(duì)值，不可能是一個(gè)**值或最小值。保證載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值為保證應(yīng)力，對(duì)于大多數(shù)強(qiáng)度等級(jí)的緊固件，保證載荷一般取其最小屈服強(qiáng)度的90%~93%，即：保證載荷=(0.9~0.93)X最小屈服強(qiáng)度(或規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力).

(4)斷后伸長(zhǎng)率與斷面收縮率：斷后伸長(zhǎng)率與斷面收縮率是反映和衡量緊固件產(chǎn)品在破壞之前的變形能力。斷后伸長(zhǎng)率與斷面收縮率是衡量緊固件所用材料塑性大小的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率越大，均勻變形能力越強(qiáng)，塑性越好。斷面收縮率是指試樣拉斷后，縮輕處橫截面積**減縮量與原始橫截面積之比。收縮率越大，不均勻變形能力越強(qiáng)，塑性也越好。斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率只能通過(guò)對(duì)“機(jī)加工試件”做拉力試驗(yàn)測(cè)得。

(5)沖擊韌性：沖擊韌性是衡量緊固件在承受沖擊時(shí)的能力，

(6)抗剪強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度是緊固件在破壞前，承受的垂直于軸心線的**載荷的能力。它也是一個(gè)應(yīng)力值。一般情況下，碳鋼緊固件的抗剪強(qiáng)度取其最小抗拉強(qiáng)度的60%，

(7)抗扭強(qiáng)度：抗扭強(qiáng)度一般用最小破壞扭矩來(lái)表示。它是針對(duì)小規(guī)格、且短而不能進(jìn)行拉力試驗(yàn)的螺栓、螺釘，一項(xiàng)補(bǔ)充的檢測(cè)項(xiàng)目。另外對(duì)自攻螺釘類產(chǎn)品和鎖緊紫固件來(lái)講，它是一項(xiàng)非常重要的檢測(cè)項(xiàng)目。

(8)疲勞強(qiáng)度：疲勞強(qiáng)度是衡量緊固件在破壞前，所能承受規(guī)定的、重復(fù)多次的**載荷的能力，同樣它也是一個(gè)應(yīng)力值。

(9)硬度：硬度是衡量緊固件抵抗磨損和外力壓人能力的量度。由于各種硬度試驗(yàn)方法及硬度試驗(yàn)機(jī)使用范圍的局限性，而且材料和產(chǎn)品硬度范圍從低到高比較廣，因此無(wú)法采用一種硬度

試驗(yàn)方法，來(lái)檢測(cè)從低到高的各種性能等級(jí)的緊固件。所以在緊固件性能標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了洛氏硬度(HRC、HRB) 、布氏硬度和維氏硬度三種硬度試驗(yàn)方法。美制緊固件表面硬度采用HR30N的維氏硬度計(jì)，綜上所述，外螺紋緊固件機(jī)械性能指標(biāo)和檢測(cè)項(xiàng)目，可以分為以下幾大類：

(1)強(qiáng)度指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力或屈服強(qiáng)度、保證應(yīng)力、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等。

(2)塑性、韌性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、楔負(fù)載強(qiáng)度、頭桿結(jié)合強(qiáng)度、沖擊韌性等。

(3) 硬度：這里硬度是指一般的常規(guī)硬度。分為洛氏硬度(HRC、HRB) 、布氏硬度(HB) 和維氏硬度(HV)三種標(biāo)尺度值。

(4)其他檢測(cè)項(xiàng)目：最高表面硬度、螺紋脫碳層、沖擊吸收功、回火后硬度降低值(通過(guò)再回火試驗(yàn)測(cè)得)、表面缺陷等。不是所有的緊固件品種或產(chǎn)品都要全面測(cè)試上述各項(xiàng)指標(biāo)。具體某一產(chǎn)品究竟要檢測(cè)哪幾項(xiàng)指標(biāo)，要根據(jù)后面介紹的各性能標(biāo)準(zhǔn)中的具體規(guī)定。

3.內(nèi)螺紋緊固件(螺母)機(jī)械性能的主要項(xiàng)目

(1)保證載荷：保證載荷是螺母必須承受的，而不產(chǎn)生螺紋脫扣或螺母壁開(kāi)裂跡象的軸向載荷，它是一個(gè)絕對(duì)值，沒(méi)有**值或最小值，一般情況下，當(dāng)施加的載荷達(dá)到螺紋脫扣載荷的95%時(shí)，螺紋變形就會(huì)影響螺紋配合。

(2)錐形保證載荷：錐形保證載荷是將螺母置于錐角為120°的淬硬錐形墊圈上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，螺母必須承受，并且不應(yīng)發(fā)生螺紋脫扣或產(chǎn)生螺母壁開(kāi)裂跡象的軸向載荷。此項(xiàng)試驗(yàn)用以測(cè)定表面缺陷(鍛造裂縫或裂紋)對(duì)螺母性能的影響。

(3)硬度：硬度是抵抗磨損和外力壓人能力的量度。同樣，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)螺母硬度也是規(guī)定了洛氏、布氏和維氏三種硬度值，詳見(jiàn)后面介紹的螺母各性能標(biāo)準(zhǔn)。

(4)其他檢測(cè)項(xiàng)目：表面缺陷等。