傳統(tǒng)直覺告訴我們,螺栓只要“擰到擰不動”就行。但在航空發(fā)動機、風電塔筒、高鐵轉(zhuǎn)向架這類高載荷、高振動的連接里,工程師卻常常故意把螺栓擰到產(chǎn)生塑性變形——也就是超過屈服點。乍聽之下,這似乎與“安全”背道而馳,實則是一場對材料、力學與成本的精準權(quán)衡。螺栓擰緊屈服點,指的是螺栓在承受擰緊力矩時,開始出現(xiàn)屈服變形的應力臨界值。它既是螺栓材料開始產(chǎn)生屈服應力的極限,也是擰緊過程中螺栓進入塑性變形階段的標志。
那么屈服之后:螺栓身上究竟發(fā)生了什么?
l彈性區(qū):扭矩上升,螺栓像彈簧一樣被拉長,松開后立即復原。
l屈服區(qū):材料開始流動,螺栓產(chǎn)生 0.2 % 左右的永久伸長。
l應變硬化區(qū):繼續(xù)旋轉(zhuǎn),螺栓強度再次升高,直至頸縮、斷裂。
故意踩過屈服點,就是要把螺栓“?!痹诘诙A段末尾:既讓材料發(fā)生微量塑性變形,又遠離斷裂邊緣。此時,螺栓獲得兩大禮物:
更高的預緊力:同規(guī)格螺栓,屈服后預緊力可比彈性上限提高 30 %–50 %。
更好的防松能力:微量的塑性變形讓螺紋副之間的接觸壓力重新分布,振動環(huán)境下更不易松動
那又該如何保證螺栓擰緊能更好的“?!痹诘诙A段末尾呢?
采用丹尼克爾高精度傳感器式擰緊工具,通過精確控制扭矩,提升擰緊質(zhì)量,全扭矩范圍內(nèi)6σ±5%精度;同時擁有多種高階擰緊策略,采用扭矩+轉(zhuǎn)角法。先用扭矩把螺栓帶到彈性上限附近,再旋轉(zhuǎn)一個固定角度(通常 30°–90°)。角度控制越過屈服點,扭矩下降作為“到位信號”。同時還具備數(shù)據(jù)記錄與存儲功能,便于后期追溯每顆螺釘?shù)臄Q緊狀態(tài),為裝配質(zhì)量管控提供了有力的數(shù)據(jù)支持。