紧固件螺栓断裂的原因有多种多样,归纳来说,一般螺栓的损坏由应力因数、疲劳、腐蚀和氢脆等原因形成。
螺栓断裂
1、应力因数
超过常规应力(超应力)由剪切、拉伸、弯曲和压缩中的任一个或其组合而产生。
大多数设计人员首先考虑的是拉伸负荷、预紧力和附加实用载荷的组合。预紧力基本是内部的和静态的,它使接合组件受压。实用载荷是外部的,--般是施加在紧固件上的循环(往复)力。
拉伸负荷试图将接合组件抗开。当这些负荷超过螺栓的屈服极限时,螺栓从弹性变形变为塑性区,导致螺栓永久变形,因此在外部负荷除去时不能再恢复原先的状态。类似原因,如果螺栓上的外负荷超过其极限抗拉强度,螺栓将断裂。
螺栓拧紧是靠预紧力扭转得来的。在安装时,过量的扭矩导致超扭矩,同时也使紧固件受到了超应力而降低了紧固件的轴向抗拉强度,即在连续扭转的螺栓与直接受张力拉伸的相同螺栓相比,屈服值比较低。这样,螺栓有可能在不到相应标准的小抗拉强度时就出现屈服。扭转力矩大可以使螺栓预紧力增大.使接合松弛相应减少。为了增加锁紧力,预紧力一般采取上限。这样,除非屈服强度和极限抗拉强度之间差异数目很小,一般螺栓不会因扭转而出现屈服现象。
剪切负荷对螺栓纵轴方向施加一个垂直的力。剪切应力分为单剪应力和双剪应力。从经验数据来讲,极限单剪应力大约是极限抗拉应力的65%。许多设计人员优选剪切负荷,因为它利用了螺栓的抗拉和抗剪强度,它主要起类似销钉的作用,使受剪切的紧固件形成相对简单的联接.缺点是剪切联接使用范围小而且剪切联接不能经常使用,因其要求更多的材料和空间。我们]知道,材料的组成成分和精度也起一定的决定性。但是,将抗拉应力转换成剪切负荷的材料数据往往却是得不到的。
紧固件预紧力影响剪切联接的整体性。预紧力越低,在与螺栓接触时接合层越易滑动。剪切负荷能力通过乘以橫平面数计算(一个剪切平面通称单剪,两个剪切平面通称双剪),这些平面应该是无螺纹螺栓的横截面。我们不提倡设计通过螺纹的剪切,因为紧固件的剪切强度可在横截面变化时被应力集中克服。在核定紧固件剪切强度时,有些设计人员采用抗拉应力面积,而另一些设计人员优选小直径截面。如果剪切联接中螺栓扭转到规定值,接触层的配合面在外未超过摩擦阻力前,不能开始滑动。增加配合面之间的摩擦可提高联接的整体性,有时候由于零件的大小及设计的需要,会限制必须使用螺栓的数目。
