螺纹紧固件常见的失效模式分析

能 满 足设 计 要 求 。
２ ． ５ 延时 断裂
延时断裂常见原因为氢脆 ， 氢脆是 在生产过程 （ 如电镀 、 焊 接） 中进入钢材 内部 的微量氢 ， 在内部残余 的或外 加的应力作 用下导致材料脆化甚 至开裂 。常见易发生氢脆的紧 固件 有 ： 自 攻钉／ 弹性垫圈， ８ 级以上的经过电镀表 面处理 的螺栓 。
螺 纹 连 接 常 常 出现 螺 纹 滑 牙 ， 造 成 螺 纹 滑 牙 的 主 要原 因有
情况 ； 螺栓拧进 的断面被顶住 ， 如螺母为盲孔 的有效螺纹深 度
不够 。
２ ． ３ 应 力集 中部位 使 用后 断 裂
应力 集中部位使用后 断裂常见表现在螺 栓头部及头部 与 螺纹杆过度 的直角部位 ， 造成应力集 中部位断裂的常见原因为 头部 与螺纹杆过度 的直角部位圆角过小 ； 螺栓冷镦成型时在头 部的塑性 流线存在缺陷 。 被联接 面与螺栓垂直度超差。
机 械类 产品装配 中 ，零 件与零件之 间主要依靠紧 固件联 接。 其 中螺纹 紧固件应用最 为广泛 ， 紧固件的性 能及联接效 果 直接影响到产品的性能和安全以及使用寿命 。 紧固件 的失效是 常见机械类产 品质量问题产生的原因 ， 因此螺纹 紧固件失效模 式 的潜在原 因分析 ， 对 产品的质量提升有重要 的意义 。
螺纹脱碳 ： 常见现象为装 配时感觉扭矩加不上 ， 螺栓拆下后 ， 发 现螺纹全部 或部分被磨平 ， 以及螺栓螺纹或者螺母孔表面硬度
低； 内外螺纹尺寸配合 ： 相配合 的联接付接触面积小 ， 有两种情
况： 一是接 齿合的螺纹扣数 少 ， 二是 螺纹与螺纹不在 中径 以内 接触（ 即精度配合不好 ， 螺栓螺纹和螺母 的螺纹接触不够 ） 。 同时 ， 在装配方法 上如果装配不对孔 ， 强拧也会 造成螺纹 滑牙 ； 螺纹摩擦系数过小 ： 表面涂层 、 表 面粗糙 度 、 表 面润滑剂 不合理和螺栓螺纹或者螺纹孔有异物 ， 损坏螺纹 以及螺栓跟螺 母的螺距 、 角度变异都会导致螺纹滑牙。
第３ ４卷 第 ２ ９期
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ． ２ ９
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬ ＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｓ Ｅ
２ ０ １ ５年 １ ０月
０ｅ ｔ ． ２ ０１ ５
螺纹紧 固件 常见 的失效模 式分 析
何 允 文
（ 上汽通用五菱汽车股份有限公司 ， 广西 柳州 ５ ４ ５ ０ ０ ７ ）
摘 要： 文章主要列举 了螺纹 紧固件 常见的 失效模式 ， 针对失效模式分析失效产生 的原 因， 并列举 实例进 行说明。
关键 词： 紧固件； 失效； 原因 中图分类号 ： Ｔ ＨＩ ３ １ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ８ ９ ３ ７（ ２ ０ １ ５ ） ２ ９ — ０ ９ ２ — ０ ２
２ ． ４ 疲 劳 断裂
在螺栓连接后使用 的过程 中主要的断裂为疲劳断裂 ， 造成 疲劳断裂的常见原 因有 ： 预紧力 不足； 夹紧力衰减过大 ； 螺栓尺 寸、 性能不合格 ； 零件之 间的相互配合 、 装配环境 、 使用 工况不
作者简 介 ： 何允文（ １ ９ ８ ３ 一） ， 男， 广西北流人 ， 大 学本科 ， 助 理工程 师 主要 从事供 应商零件质 量问题 处理 方面的工作 。
数。
⑥零件扭 矩报警 ； ⑦螺纹滑牙。
２ 常见失效模式的原因分析
２ ． １ 装 配 拧拉 断裂
拧拉断裂特征为断裂部位 明显缩颈伸长 ， 造成 拧拉 断裂 的 常见原因主要是由于联接面摩擦 系数过小 ； 拧 紧或预 紧时施加 的扭矩过大 、 施加扭 矩时套筒与螺纹不 同轴 、 施 加扭矩时速 度 过快 ； 零 件本 身的性能强度不够 以及紧 固面与螺纹 中心线垂 直
没有 预紧到预设角度 ， 扭矩达 到上限报警 ： 原 因为零件本 身摩擦 系数超上 限、 零件配合摩擦 系数超上限 、 零件之 间干涉 ，
造成装配扭矩急剧上升。
正常装配 ， 扭矩下 限报警 ： 原 因为零件本身摩擦 系数 超下 限或零件配合摩擦系数超下限 ， 零件拧入时贴合扭矩大于初始 扭矩 （ 也即拧入力矩消耗 过大 ） ， 常见于锁紧螺母 的拧紧。 ２ ． ７ 螺 纹 滑牙
ｌ 螺纹紧固件常见的失效模式
在我们工 作中遇到 的螺纹紧 固件主要的失效模式看分为 ： ①装配拧拉 断裂 ； ②螺 纹受 剪切力拧断 ； ③ 应力集 中部位使用后断裂 ；
④疲 劳断裂； ⑤ 延时断裂 ；
２ ． ６ 零件 扭 矩报 警
零件扭矩报 警常见发生在通 过角度法控 制扭 矩的螺栓装 配过程 中。 造成 紧固件扭 矩报警失效模式 及原 因有 ： 在装配完 成后 ， 零件 的最终扭矩 ， 高于控制 上限或低 于控制下 限： 原 因为 零件 的装配扭矩控制范围不合理 ，表现为设控制范围过小 、 控制 范 围往上 或往下偏 移 ， 如图 １ 所示 ， 其 中ｆ Ｊ 二 、 ｒ Ｆ为摩擦 系
度超差 。
Ｆ Ｔ Ｆ 上 强 紧力
图１紧固件扭矩报警失效模式分析
２ ． ２ 螺纹 受 剪切 力 拧 断
受剪切力拧断的断 口部 位一般有螺旋状 ，无 明显缩颈 ， 造 成螺纹受 剪切力拧断 的常见原 因是 由于 螺纹在拧 紧过程 中被
卡死 ， 例如 ： 螺 纹变形 、 相 互 联 接 的牙 型 不 一 致 、 螺 纹 有 焊 渣 灯