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你如何看待紧固件的失效

发表时间:2020-4-4 9:31:55  作者:三圆  来源:三圆  浏览量:1260

任何一个工程零件、组件或机器都有其有限的使用寿命,即使是经过精确设计的产品,恐怕最终也会寿终正寝。紧固件作为一种非常普通的工业产品,没有什么不同,在很多应用中,当紧固件出现意外的失效或是过早出现失效时,这才是真正应该注意的问题。那么,究竟有哪些原因会导致这类失效问题的发生呢?更重要的是,该如何使风险降到最低,或者说该如何使紧固件的使用寿命最大化?

对于紧固件的失效模式来说,常常可以归纳为以下几大类:


1. 由于安装问题引起的失效

紧固件尤其是螺纹类紧固件,在接头处具备一定的预紧力是防止紧固件连接发生松脱的最有效办法,而预紧力需要在安装时,通过安装工具的扭力输入来实现。如果安装扭力控制不好的话,就会存在过度拧紧或拧的不够紧这两种问题。过度拧紧,将会造成紧固件的载荷超过其屈服点,这对于连接来说是非常危险的,因为如果在安装时没有因过载而发生螺纹剥落,那么在不久的将来,也将发生失效,而且这种失效是安装时是无法通过目测发现的。拧的不够紧,则无法达到预紧力要求,发生松脱是迟早的事情。

2. 由于选用问题引起的失效

不适合的接头设计或不恰当的紧固件选用,往往也是导致紧固件失效的重要原因。接头设计不合理会引起接头连接处紧固件上的载荷不适,进而导致后期紧固件连接发生松脱,或是紧固件连接的母板材料发生失效。在接头设计或紧固件的选用过程中,有时因为过于关注紧固件的直径、长度、数量分布以及空气动力学等问题,而没有把重心侧重在这些特征如何引起失效上。此外,更重要的一个因素就是关于紧固件材料的选择,它始于对紧固件的强度要求,同时又需要考虑应用环境,如腐蚀、极端温度等,以及紧固件材料与被连接材料之间的兼容性问题。

3. 紧固件自身质量问题 紧固件的质量问题,在大多数情况下要归结于紧固件的原材料问题或是在紧固件的生产过程中对于材料的处理问题。因为是材料本身决定了紧固件的性能,因此不合格的材料或过程处理是导致后期紧固件失效的根源所在。

以上三大类原因非常常见于各类失效分析中,前两条安装和选用往往是最容易被关注的地方,而紧固件自身质量问题往往所占比重不大,我想这很大程度上是因为航空制造中会指定某一产品的制造商范围,以便于实现质量管控。

如前面所提,紧固件作为一种非常普通的工业产品,没有什么不同,它与其它工业产品的共同特点就是:制造得越好,性能就越好。在整个紧固件的生产制造过程中,还是存在一些因素会左右产品的质量。

在热处理的过程中,淬火和回火处理是钢制紧固件最常见的工艺之一。如果淬火后缺少回火处理,可能会导致淬火裂纹,进而引起紧固件过早失效或比正常使用寿命短。

在打头过程中,最重要的是控制金属晶粒的流向,尤其是紧固件头部与杆部交界的地方,急剧变化的直径可能会导致应力集中,这可能会使紧固件在安装过程中容易发生头部折断的问题。

紧固件往往需要表面涂层来抵御恶劣应用环境的影响,因此表面处理环节不可缺失。在紧固件的表面施加镀层或涂层是比较常见的处理方式。大多数的镀层处理都是通过电解原理完成的,该过程会产生氢,这就是紧固件后期发生氢脆问题的根源。因此,在紧固件表面处理环节,需要进行必要的烘培处理来防止氢脆的发生。

最后,就是关于紧固件的替代件或加大件的使用。如果需要对紧固件进行拆卸等操作,必须注意防止对周围结构和紧固件安装孔的损害,因为这是导致使用加大件的主要原因。而对替代件的选择,应该严格遵照飞机紧固件的标准,替换紧固件的强度、直径和防腐特性都应该不低于原始紧固件的特性,这样才能达到使载荷顺利通过飞机结构的要求。

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