Page 85 - 理化检验-物理分册2022年第十期
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许永春, 等: TB8 钛合金高锁螺栓安装断裂原因
图 3 断裂螺栓头下圆角和螺纹处显微组织形貌
表 1 同批次螺栓力学性能测试结果 示。在安装时, 固定螺栓、 旋转螺母, 当断径槽被拧
项目 破坏拉力 / kN 双剪应力 / kN 疲劳性能 断时, 螺母达到最大安装力矩, 同时螺栓所受预紧力
实测值 1 57.77 79.17 13.0 万次未断 也达到最大值。配套高锁螺母断径槽未发生断裂,
实测值 2 57.90 79.19 13.0 万次未断 表明螺母还未加载到最大扭矩, 螺栓就发生了断裂。
实测值 3 57.65 79.14 13.0 万次未断 由断裂螺栓头下圆角和光杆表面涂层损伤痕迹可
单件 ≥4.5 万次, 知: 在安装过程中, 螺栓与安装孔存在不同轴现象。
标准值 ≥48.77 ≥78.42
平均 ≥6.5 万次 为了进一步验证安装不同轴对螺栓破坏拉力的影
响, 在螺栓头下放置不同斜度的垫片( 见图 5 ) 进行
力、 双剪应力及疲劳性能试验结果均大于标准要求, 拉伸试验。试验方案如表 3 所示。
且数据一致性较好。
对与断裂螺栓配套安装的高锁螺母进行了拧断
力矩、 锁紧力矩、 预紧力试验, 结果如表 2 所示, 数据
均满足产品标准要求。
表 2 配套高锁螺母力学性能测试结果
项目 拧断力矩 /( N · m )锁紧力矩 /( N · m ) 预紧力 / kN
实测值 22.03 2.51 29.62
标准值 19.0~32.0 0.65~3.43 24.4~34.1
图 4 高锁螺栓与高锁螺母装配方式示意
2 综合分析
该断裂 TB8 钛合金高锁螺栓头下圆角处部分
涂层可见明显损伤, 另一侧涂层完好, 表明螺栓在安
装过程中存在偏斜现象; 断口较为平齐, 未见陈旧性
裂纹, 断口均为韧窝形貌。
由上述分析可知, TB8 钛合金高锁螺栓断裂形
式为过载, 即安装过程中螺栓所受载荷超出螺栓自
图 5 放置不同斜度垫片拉伸试验示意
身强度。高锁螺栓和高锁螺母装配方式如图 4 所
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