機(jī)器或鋼結(jié)構(gòu)零件由許多零件和組件構(gòu)成，其中多數(shù)通過螺紋緊固件連接在一起，一旦擰緊失敗將導(dǎo)致機(jī)器故障，甚至在嚴(yán)重的狀況下甚至或許造成人員傷亡。 由于緊固故障的普遍性和潛在的嚴(yán)重性，我們應(yīng)當(dāng)精心分析并找出緊固故障的原因，并采取糾正措施以防范緊固故障。 緊固故障有兩種類別。一種是螺栓斷裂，緊固部分即刻分開。這種故障通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

另一個是螺紋對的松動和螺栓或螺母的滑動齒。范圍互相位移，會導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)故障。 人們發(fā)現(xiàn)適時采取措施可以避免事故的發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)仍不能繼續(xù)發(fā)展，則螺栓和螺母最后會分離，這也會造成關(guān)鍵的安全事故，擰緊失敗后，直觀的現(xiàn)象是螺栓損壞了或螺母與螺栓分開。因此，人們一般認(rèn)為螺栓是由于螺栓的質(zhì)量而斷裂，而螺母是松動的，因為螺母的質(zhì)量不好。 每個人都不時忽略設(shè)計和安裝中的問題，編者將引領(lǐng)所有人從設(shè)計和組裝的視角分析螺栓斷裂。 1剪切斷裂 剪切斷裂出現(xiàn)在僅預(yù)緊螺栓的連接中（見圖1）。剪切斷裂出現(xiàn)在螺栓軸上，坐落兩個緊固零件的接合面處（見圖1），并且斷裂處有一個小面積平坦光亮剪切面。剪切斷裂的原因如下： 1），設(shè)計原因 緊固零件的接合面之間的摩擦系數(shù)太小或螺栓規(guī)格缺少大，導(dǎo)致預(yù)緊力fF′不足，即：F′＜f（f-接合面之間的摩擦系數(shù)）接合面之間的摩擦低于橫向工作載荷f，被緊固的零件出現(xiàn)相對滑動，并且螺栓被孔壁擠壓。當(dāng)擠壓力足夠大時，螺栓會被剪切。 由于對運動部件的沖擊較大，因此發(fā)生的可能也更大，為避免這種現(xiàn)象，可以在設(shè)計中使用減荷部件和階梯來承受側(cè)向載荷，從而使螺栓僅起到純功用。連接角色（請參見圖2）。 not在振動的工作環(huán)境中緊固工作部件時，不使用具有防松機(jī)能的緊固件，工作一段時間后，緊固件螺紋對來得松動，螺栓的夾緊力（預(yù)緊力f'）減少。

此時，同樣的結(jié)果也會發(fā)生。 為了避免由于松動而導(dǎo)致的緊固失敗，在設(shè)計中應(yīng)使用具有防松功用的緊固件，例如美國施必緒防松螺母和有效扭矩螺母。 2），組裝原因 在組裝過程中，預(yù)緊扭矩太小，導(dǎo)致預(yù)緊力不足，即f'很小，并且產(chǎn)生與上述相同的結(jié)果。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，施工和引擎組裝。 在其他行業(yè)中，它通常被設(shè)計和施工單位所忽略，或者根本從未這樣的定義。著者在實際工作中常常遇上線程連接失敗的狀況。原因是其中許多是松動的，并且螺栓是由不正確的安裝扭矩引起的。 擰緊由螺栓和螺母構(gòu)成的螺紋對時，通過旋轉(zhuǎn)螺母或螺栓（通常是螺母）來贏得擰緊力。為了保證達(dá)到設(shè)計要求，擰緊力與用以旋轉(zhuǎn)螺母的扭矩（安裝扭矩）成正比。須要在過程文檔中為安裝扭矩指定所需的擰緊力，并在實際構(gòu)造中給與實施。 安裝扭矩由以下公式確定： m=KPD m—安裝扭矩，Nm K —扭矩系數(shù) p—設(shè)計盼望達(dá)到的擰緊力，KN d—螺栓的公稱螺紋直徑，mm 在設(shè)計中，通常從螺栓屈服強(qiáng)度σs的60％到80％中選擇緊固力，安全系數(shù)約為1.2或更大?？梢栽贕B/T3098.1中檢驗具有不同螺紋規(guī)格和強(qiáng)度（機(jī)器性能）的螺栓的屈服載荷。 扭矩系數(shù)是內(nèi)外螺紋之間的摩擦系數(shù)與螺栓或螺母支撐表面以及與緊固件接觸的緊固部件的承壓表面的摩擦系數(shù)的總和，與表面處理有關(guān)，強(qiáng)度，形狀公差，螺紋精度，緊固零件的承壓表面的粗糙度，緊固件的剛性和許多其他因素。 表面處理是關(guān)鍵因素，不同表面處理的扭矩系數(shù)相距很大，有時相距近一倍，例如：相同的螺紋規(guī)格，相同的強(qiáng)度螺紋對，當(dāng)表面處理進(jìn)行磷化處理時，扭矩系數(shù)約為0.13?0.15，表面處理為黑色時，扭矩系數(shù)可達(dá)0.26?0.3。 從上式可以看出，如果磷化和發(fā)黑的緊固件以相同的安裝扭矩安裝，則產(chǎn)生的擰緊力也許幾乎翻倍。 扭矩系數(shù)需通過試驗贏得，緊固件制造商應(yīng)在其產(chǎn)品的表面處理過程中嚴(yán)苛支配工藝參數(shù)，以保證每批產(chǎn)品的扭矩系數(shù)均勻，緊固件用戶不應(yīng)輕而易舉變動其表面處理要求。避免因扭矩系數(shù)變化而導(dǎo)致緊固不充分或螺栓伸長或斷裂的事故。 2疲勞斷裂 疲勞斷裂也是螺栓的常見質(zhì)量問題，疲勞斷裂主要與螺栓的制造有關(guān)，例如頭部下圓角過渡處的角部不光滑，螺紋底部不光滑以及桿上的表面缺陷。不必忽略裝配不當(dāng)造成安全事故的原因。 例如，汽車車輪螺栓的裝配圖（見圖3），在設(shè)計中，車輪螺栓僅承受軸向力（預(yù)緊力），而不承受橫向力（徑向力）。 如果螺母的擰緊扭矩值不足夠，則會導(dǎo)致擰緊力不足，輪轂與半軸接合面之間的摩擦不足以及輪轂與半軸之間的打滑。 當(dāng)車輪螺栓隨車輪旋轉(zhuǎn)到附近位置時（參見圖表4a），當(dāng)車輪螺栓隨車輪旋轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)處位置時，輪轂螺栓孔壁將螺栓桿a側(cè)壓向b側(cè)（參見圖4b）螺栓桿b側(cè)承受從輪轂螺栓孔壁到a側(cè)的壓力。 當(dāng)車輪高速旋轉(zhuǎn)時，車輪螺栓受到徑向高頻交變載荷效用。當(dāng)交變載荷循環(huán)一定次數(shù)時，會發(fā)生疲勞斷裂，因此，在車行駛一段時間后，車輪螺栓斷裂。分析人員應(yīng)首先檢驗骨折以確定其是否疲勞，然后進(jìn)行下一步分析。 3過載斷裂 過載斷裂是指當(dāng)螺栓的軸向載荷大于螺栓強(qiáng)度的允許載荷時螺栓的斷裂，因為螺栓螺紋部分的受力面積小且應(yīng)力大于桿部的應(yīng)力，過載斷裂一般發(fā)生在螺紋部位。這種斷裂可以從斷裂部位的形狀初步判斷。 對于8.8級螺栓，在斷裂部位可發(fā)現(xiàn)顯著的頸縮；對于10.9級螺栓，在斷裂部位也可以發(fā)現(xiàn)頸縮，但是對于8.8級螺栓從未顯著的頸縮現(xiàn)象。12.9級螺栓幾乎并未收縮。 但是，如果不正確地使用8.8?12.9級螺栓或?qū)ζ溥M(jìn)行熱處理，則淬火的不透水巖心的硬度將達(dá)不到規(guī)范，斷裂也會收縮。因此，在判斷是否超重或損壞時，應(yīng)留意以下兩點： ⑴對于出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象的斷裂，應(yīng)在斷裂的螺栓上抽樣，并根據(jù)GB/T3098.1的要求測試并判斷芯部硬度是否合格。如果合格，則可以確定螺栓斷裂為過載斷裂。 @只有通過金相分析12.9級螺栓的斷裂，才能判斷其是否過載或斷裂，因為螺紋的表面缺陷和材料缺陷也會導(dǎo)致螺紋斷裂。 過載斷裂通常發(fā)生在承受軸向載荷的螺栓連接中，主要是由于以下三個原因： 一種。安裝時的擰緊扭矩太大，預(yù)緊力超過了螺栓的強(qiáng)度，安裝時可以發(fā)現(xiàn)。 b。在安裝過程中，擰緊扭矩太大，并且預(yù)緊力相近螺栓的強(qiáng)度，因為在機(jī)器運轉(zhuǎn)時，除了殘存的預(yù)緊力之外，螺栓還須要承受工作載荷。如果這兩個力的總和大于螺栓的強(qiáng)度，則會發(fā)生過載斷裂。

殘存的預(yù)緊力與預(yù)緊力有關(guān)。在一定的工作負(fù)載條件下，預(yù)緊力越大，多余的預(yù)緊力越大。 c。設(shè)計中選擇的螺栓螺紋的公稱直徑不恰當(dāng)。 4安裝不當(dāng)導(dǎo)致螺栓斷裂 由偏心載荷引起的螺栓斷裂圖5是安裝過程中發(fā)生的斷裂軌道的高強(qiáng)度萬向節(jié)螺栓的示例，從圖6至圖8的螺栓頭的實物相片可以看出，存在新月形的承重在螺栓支撐表面上留給痕跡，其面積僅為支撐表面的1/4到1/3。螺栓在斷裂附近的桿處開始朝與頭部軸承走線相反的方向彎曲。

 根據(jù)裂縫和螺栓桿的彎曲方向連接相應(yīng)的樣品頭和桿（見圖11），根據(jù)樣品的斷裂形狀，頭部支撐面的軸承走線和螺栓的彎曲方向，可以得出結(jié)論，螺栓斷裂是由嚴(yán)重的偏心載荷引起的。偏心載荷是由緊固的連接板與螺栓接觸的平面引起的。導(dǎo)致。 螺栓偏心加載的原因有兩個： 首先是與螺栓頭的支撐面接觸的緊固部分的接觸面處于傾斜狀況，從而導(dǎo)致偏心載荷（見圖12）。 第二個原因是螺栓本身的柄彎曲（直度）嚴(yán)重超過基準(zhǔn)，從而導(dǎo)致偏心載荷。 兩種偏心載荷在支撐面的實際軸承位置和螺栓斷裂附近的桿的彎曲方向上具有互不相同的傾向，這種情形是第一種原因，如果是第二種原因，則實際軸承位置應(yīng)為是圖12中的b側(cè)，而不是a側(cè)。 5總結(jié) 緊固件故障不一定是緊固件本身的質(zhì)量問題。一旦緊固件斷裂并摔倒，應(yīng)按以下步驟處理： 用戶應(yīng)妥當(dāng)保管樣品，并嘗試保護(hù)樣品的斷裂，以免腐蝕。 根據(jù)斷裂形式，樣品的形狀，樣品的表面情況（是否有力痕跡）以及使用部位的工作情形，可以初步判斷斷裂的原因。 派材料或熱處理專業(yè)人員對材料金相進(jìn)行分析，專業(yè)人員將根據(jù)斷口信息選擇樣品進(jìn)行金相分析，如果試樣金相符合規(guī)格，則說明該產(chǎn)品無質(zhì)量問題，問題也許出在設(shè)計和安裝過程中；如果樣品的金相不符合規(guī)格，則驗證樣品本身存在質(zhì)量問題。 根據(jù)最后確定的原因采取糾正措施，以預(yù)防相近問題再度發(fā)生。  

令人苦惱的緊固件的失效，我們該如何提高緊固件效率呢？