简单的谈论螺母和螺栓

这两部分问答系列第1部分涵盖了扭矩规格，为什么良好的紧缩做法是重要的和紧固件识别。下一个问答提供详细的信息，回答有关硬件的常见问题，以帮助您了解与高质量螺栓操作相关的内容。问。真正需要多少条参与线程？A.一个非常安全的答案是一个完整的螺母，但在现实中，一些代码允许螺栓是一个螺纹下方的螺母表面。其他代码，如压缩气体代码，说必须有两个螺纹伸出螺母，但这只是为了让检查更容易，因为额外的线程没有增加组装的强度。螺栓固定在较弱的材料（如铝或铸铁）时，需要遵循的安全经验法则是至少具有一个螺栓直径的接合。但是，由于材料非常薄弱，而且较旧，可能因多年的维护而磨损了线，最好至少进行一个半直径的接触。已经进行了许多测试，试图诱导螺栓剥离的螺母故障，已经加工更薄。基于这些测试，一个线程小于全螺母的想法给出了一个合理的安全系数。问。螺母是否必须与螺栓的强度相匹配？A.是的，但螺母和螺栓具有非常不同的故障机制。螺栓在简单的张力下失效，而螺母在螺纹上的已解决力导致螺母变大，直到螺纹条尖端时发生故障。由于机制的不同，由相同材料制成的螺母本质上比螺栓强得多。在低强度或未加强的螺栓上，基本上任何螺母都可以安全地使用。使用 5 级、A325 和公制 8.8 螺栓，除非代码禁止，否则可以安全地使用低强度螺母。随着更强的8级，A490和公制10.9，高强度螺母必须使用，这些螺栓可以剥离轻度钢螺母的螺纹。此外，请注意，所有公制螺母和所有经过加热处理的美国螺纹螺母上都印有等级识别。问。坚果上如何标记强度等级？A.在公制螺母上，侧面应有一个与拉伸强度相对应的数字。图 1 显示标有 8 的螺母，这意味着该螺母将用于 8.8 螺栓。

图1：螺母上强力等级列表示例美国螺母识别更令人困惑，因为有四个不同的系统使用，如图2所示。理解螺母标记的关键是回到 SAE 国际系统进行螺栓识别。如果接触面上没有标识，螺母为低强度钢螺栓。图 2 中左侧的两个螺母的标记相距 120 度，类似于 SAE 5 级螺栓头部的线条，因此这是它们的强度级别。同样，右边的两个螺母有60度的标记，与8级螺栓相同。也有印有2H的螺母，它们专为使用A325螺栓的结构应用而设计。

图2：美国四个螺母识别系统示例问。有理由担心假冒螺栓吗？A.没有。几乎没有人伪造1美元的钞票，而且，以类似的方式，几乎没有人愿意伪造低价值紧固件。有许多非常昂贵的国防和航空航天紧固件可能是目标，但工业中使用的设备通常具有相对较低的成本和技术紧固件，不能很好地实现目标。话虽如此，大约15年前，一些SAE级螺栓被发现是假冒的。罪犯用普通的一级螺栓，重新拉着头部，使熟悉的五级螺栓的三行印记。也看到了标记错误的螺栓，其中质量制造商会意外地混合在螺栓与劣质属性。但这也是罕见的。问。应该在哪里使用垫圈？A.几乎无处不在。从长远来看，他们在提高可靠性方面做得非常好。它们使螺栓表面与螺栓头或螺母的直接旋转隔离开来，并有助于保持螺栓表面的良好状态。它们将负载分布在更大的区域，并减少摩擦力。虽然洗衣机的主要工作是将螺栓负载均匀地分布在比螺栓头更大的直径上，但它保持螺栓表面处于良好状态这一事实非常重要，因为紧固件的弹性拉长距离相对较小，如图 3 和表 1 所示。

图3：显示两个接触表面之间距离的抓地力长度示例表1紧固件等级弹性拉长在/在毫米/100毫米SAE 1， A307， 公制 4.80.0010.04SAE 5， A 325， 公制 8.80.0020.08SAE 8， A 449， 公制 10.90.0030.012因此，如果您使用的是 A325 螺栓，握把长度为 2 英寸（51 毫米），弹性拉长仅为 0.004 英寸（0.08 毫米）。如果你使用的洗衣机弯曲，看起来像一个土豆片，或戴戒指，你知道它不可能做好它的工作。它必须替换为较重或较硬的洗衣机，以保持螺栓表面的平整度和质量。问。硬化垫圈真的有必要吗？A.这取决于应用程序。如果您使用产量强度在 120，000 psi 范围内的 8 级或公制 10.9 螺栓，那么真正将螺栓拧紧，以对抗产量强度为 30，000 psi 的轻度钢洗衣机，您就会知道弱洗涤器将发生塑料变形。即使是5级、A325级和8.8级螺栓的强度也是典型的廉价洗衣机的两倍多，而将其拧紧以对付较软的洗衣机也会严重地挖出它，导致夹紧力降低。问。螺栓焊接时会发生什么情况？A.结果取决于螺栓的等级和焊接时间。如果你采取热处理螺栓，如SAE级5或8级，或公制8.8或10.9，焊接它，你已经改变了热处理，所以你不知道新的强度。此外，可能还会有残留应力，可能导致螺栓中的压力。以一个20吨重的起重机钩为例，修理工将螺母焊接到钩子上，以确保它不会松动。起重机钩由与许多 5 级螺栓相同的合金制成。焊接产生的热量改变了钢材的冶金，并导致残留应力，导致挂钩在拾起时仅 2，000 磅时发生故障。因此，建议不要焊接在经过加热处理的螺栓上。...切勿焊接经过加热的螺栓但是，如果您焊接在 1 级或 2 级，或公制螺栓 5.8 或更低，则不能造成任何冶金损坏。但是，无论等级如何，如果螺栓已经拧紧，焊接都会加热螺栓并倾向于减轻螺栓的压力。使用螺栓测试装置进行的实验发现，即使是少量的焊接也会使夹紧力降低 50%，从而大大增加疲劳失败的机会。问。什么时候应该使用锁垫圈？A.当然，有时，例如软垫圈接头和螺栓木材，其中锁垫圈提高接头的可靠性。但是，在硬气垫接头或硬金属金属金属接头上，锁垫圈很少有助于接头的可靠性。螺栓接头的设计使螺栓的夹紧力大于分离力。由典型的锁垫圈可以开发的最大夹紧力只有螺栓夹紧力的 20% 左右。许多星形垫圈或多个齿锁垫圈甚至无法提供那么多的夹紧力。那么，你应该做些什么来减少螺栓松动的机会呢？使用弹性停止螺母，自锁尼龙贴片，粘结到紧固件的螺纹，或螺纹锁定流体，所有这些都提供阻力的初始松动，以及持续阻力，如果螺母工作松动。还有其他紧固件锁定系统，包括专有的锁洗机组件。它们都有优点和缺点，但几乎所有优点都远远优于拆分环锁垫圈。内维尔·萨克斯内维尔·萨克斯毕业于史蒂文斯理工学院，注册为P.E.在过去的 40 多年里，他努力更好地了解材料和机械设备，目标是提高操作可靠性，并教育工程和维护员工。他撰写了50多篇关于故障分析的技术文章和两本书，并在北美和欧洲举办了面向实际的失败分析研讨会。