緊固件是將兩個或兩個以上零件或構(gòu)件緊固連接成為一件整體時所采用的一類機械零件的總稱，是目前應(yīng)用極為廣泛的一類機械零件，素有“工業(yè)之鹽”之稱。緊固件連接屬于可拆連接，具有受力性能好、承載能力強、耐疲勞、拆裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，被大量應(yīng)用于工程機械、建筑工程、軌道交通、電力、航空航天等行業(yè)領(lǐng)域，一臺計算機主機的緊固件不少于25個，一臺汽車發(fā)動機的緊固件有200多個，一套風力發(fā)電機上的緊固件達1000多個，一節(jié)地鐵車廂上的緊固件有2000多個，一駕中型飛機上各類緊固件多達300萬個，許多設(shè)備的關(guān)鍵部位采用的都是緊固件連接，所以緊固件的可靠性和安全性非常重要。

　　緊固件的特點是品種規(guī)格繁多，性能用途各異，而且標準化、系列化、通用化的程度極高，通常也稱為“標準件”。緊固件的種類很多，按其特點主要分為：螺栓、螺釘、螺柱、螺母、自攻螺釘、木螺釘、銷、墊圈、擋圈、鉚釘、組合件和連接副等。

　　緊固件是重大技術(shù)裝備研制與運維的重要基礎(chǔ)，直接決定著裝備的性能、水平、質(zhì)量和可靠性，緊固件檢測技術(shù)是保障核心零部件及其配套主機產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)，提高產(chǎn)品質(zhì)量保證水平的關(guān)鍵。為確保緊固件性能指標符合標準要求，需要在研發(fā)設(shè)計階段、制造階段、出貨階段以及使用過程中對緊固件性能進行檢測。緊固件通常需要進行以下檢測：

一、扭矩-夾緊力試驗

　　螺紋緊固件的功能，是通過施加一定的扭矩，在螺栓或螺釘上產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)緊力，保證被連接牢固的連接在一起不松動，同時又可拆卸以便于維修。預(yù)緊力的大小是保證連接質(zhì)量的重要因素，而影響預(yù)緊力的主要因素除了使用的工具及擰緊方法外就是緊固件本身的摩擦系數(shù)。扭矩-夾緊力試驗是對緊固件連接副實施的綜合性能試驗，試驗在摩擦系數(shù)試驗機進行，試驗時將緊固扭矩平穩(wěn)地作用于螺栓-螺母連接副或螺釘-螺母連接副以產(chǎn)生夾緊力，測量其緊固特性，包括總摩擦系數(shù)、螺紋摩擦系數(shù)、支承面摩擦系數(shù)、屈服夾緊力、屈服緊固扭矩、扭矩系數(shù)等一系列參數(shù)。常用的檢測標準有：GB/T 16823.3-2010、GB/T 1231-2006等。

二、橫向振動試驗

　　緊固件橫向振動試驗主要是測定緊固件連接副在一定頻率和振幅的橫向動態(tài)載荷下的自鎖性能(防松性能)，廣泛適用于汽車緊固件、航空緊固件、風電緊固件、鐵路緊固件等各類緊固件的防松量化。試驗在緊固件橫向振動試驗機上進行，將被試緊固件擰緊在試驗裝置上，使之產(chǎn)生一定的夾緊力。借助于試驗機在被加緊兩金屬板之間產(chǎn)生的交變橫向位移，使連接松動，導(dǎo)致夾緊力減小甚至完全喪失。連續(xù)記錄夾緊力的瞬時值，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的分析對比可以判定緊固件的防松性能。在試驗過程中，夾緊力減小的越慢，防松性能越好;反之，夾緊力減小得越快，防松性能越差。常用的檢測標準為GB/T 10431-2008。

三、尺寸和幾何精度測量

　　緊固件的尺寸和幾何精度測量主要依據(jù)產(chǎn)品相關(guān)的國標或技術(shù)要求(協(xié)議、規(guī)范及圖紙要求等)進行檢查，常用的檢測標準有：JB/T 9151.1至JB/T 9151.7系列標準、GB/T 28703-2012、GB/T 3103.1-2002、GB/T 3177-2009等。常用的檢測儀器有：三坐標、影像測量儀、螺紋千分尺、螺紋環(huán)規(guī)、游標卡尺、外徑千分尺等。檢測的參數(shù)隨緊固件產(chǎn)品而不同，螺栓通常檢測的參數(shù)有：內(nèi)外螺紋的大徑、中徑和小徑、公稱長度、螺紋長度、對邊寬度、對角寬度、頭部高度、頭部直徑、頭下圓角半徑等。

四、成品楔負載試驗

　　緊固件成品楔負載試驗主要是測定螺栓和螺釘成品的抗拉強度和頭與無螺紋桿部或螺紋部分交接處的牢固性。常用的檢測標準有：GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、NB/T 31082-2016、GB/T 1228-2006、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等，主要是通過拉力試驗機進行試驗，需要配備試驗專用夾具及不同角度的楔墊。楔負載試驗是將專用楔墊夾具置于試樣頭下，在拉力試驗機上對試樣施加軸向載荷，拉力試驗應(yīng)持續(xù)到試樣發(fā)生斷裂，斷裂應(yīng)發(fā)生在桿部或未旋合的螺紋長度內(nèi)，而不應(yīng)發(fā)生在頭部和頭桿交接處。

五、拉伸試驗

　　拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。通過拉伸試驗得到的強度和塑性性能數(shù)據(jù)，對緊固件設(shè)計和選材、產(chǎn)品的質(zhì)量控制都有很重要的參考價值。緊固件中需要做拉伸試驗的產(chǎn)品主要有螺栓、螺釘和螺柱，螺栓、螺釘和螺柱的拉伸試驗分為成品拉伸試驗、機械加工試件拉伸試驗。常用的檢測標準有：GB/T 228.1-2021、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、NB/T 31082-2016、GB/T 1228-2006、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等，主要是通過萬能材料試驗機進行試驗。螺栓、螺釘和螺柱成品拉伸試驗有幾種情況：為測定抗拉強度的拉力試驗、為測定伸長率和0.0048d非比例延伸應(yīng)力的拉力試驗、頭部弱的螺栓和螺釘拉力試驗、腰狀桿緊固件拉力試驗等。機械加工試件拉伸試驗需要按標準制取標準試樣，測定最小抗拉強度、下屈服強度或0.2%非比例延伸應(yīng)力RP0.2、斷后伸長率、斷面收縮率。

六、成品保證載荷試驗

　　保證載荷，是指螺紋產(chǎn)品實物不產(chǎn)生明顯塑性變形所能承受的極限載荷，該值由產(chǎn)品的螺紋應(yīng)力截面積和保證應(yīng)力的乘積確定。緊固件需要做成品保證載荷試驗的產(chǎn)品有：螺栓、螺釘和螺母。螺栓和螺釘?shù)谋ＷC載荷試驗方法是對產(chǎn)品實施規(guī)定的保證載荷試驗，并測量由保證載荷產(chǎn)生的永久伸長量。螺栓和螺釘保證載荷試驗常用的檢測標準有：GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。螺母保證載荷試驗常用的檢測標準有：GB/T 3098.2-2015、GB/T 3098.9-2020、DL/T 1236-2021。保證載荷試驗主要是通過萬能材料試驗機進行試驗，并配備試驗要求的夾具及長度測量裝置。螺栓和螺釘保證載荷試驗前后的永久伸長量不能超過±12.5μm。

七、破壞扭矩試驗

　　對于螺紋規(guī)格小于M3的螺栓和螺釘，因受螺紋精度和試驗裝置精度的影響，準確的判定斷裂載荷和保證載荷是不可能的，標準中也未規(guī)定最小拉力載荷與保證載荷的螺栓與螺釘;規(guī)格大于M3到M10的螺栓和螺釘，由于長度太短而不能實施拉力試驗。GB/T 3098.13-1996標準中規(guī)定了M1~M10螺栓和螺釘?shù)淖钚∑茐呐ぞ兀蓪嵤┢茐呐ぞ卦囼?。破壞扭矩試驗是將螺栓與螺釘樣件夾緊在試驗裝置中，連續(xù)、平穩(wěn)施加扭矩，測定其破壞扭矩值。

八、硬度試驗

　　硬度是材料軟硬的一個重要技術(shù)指標，是抵抗其它物體壓入其表面的能力，是金屬表面抵抗變形和破壞的能力。硬度試驗為緊固件最常檢測的項目，對于無法進行拉伸試驗的緊固件，可以進行硬度試驗，以驗證熱處理工藝，并確保硬度不超過緊固件標準允許的硬度范圍。如果緊固件產(chǎn)品的硬度超過最大允許水平，緊固件在使用過程中就會發(fā)生脆化。常規(guī)的硬度檢查通常是在合適的表面或穿過緊固件螺紋特定區(qū)域的橫截面上進行的，常測的硬度有維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度。硬度試驗常用的檢測標準有：GB/T 4340.1-2009、GB/T 231.1-2018、GB/T 230.1-2018、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.2-2015、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、GB/T 121-1986、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。進行表面硬度試驗的試樣表面應(yīng)平坦光滑，試驗面應(yīng)無氧化物及外來污物，尤其不應(yīng)有油脂。

九、沖擊試驗

　　沖擊試驗是將規(guī)定幾何形狀的缺口試樣置于沖擊試驗機兩支座之間，試樣缺口背于打擊面放置，采用擺錘單次打擊試樣使試樣破斷，測定試樣的吸收能量，驗證材料的韌性。緊固件需要做成品保證載荷試驗的產(chǎn)品有：螺栓、螺釘和螺柱，沖擊試驗通常是在低溫條件下，一般是在-20℃下進行。沖擊試樣需要制成標準試樣，試樣缺口根據(jù)標準的規(guī)定，為V型或U型。沖擊試驗常用的檢測標準有：GB/T 229-2020、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。

十、金相分析

　　緊固件產(chǎn)品通常需要進行金相分析的試驗項目有：脫碳試驗和表面缺陷。

　　脫碳試驗主要是測定緊固件淬火并回火后表面脫碳情況與脫碳層深度。可采用金相法或硬度法，金相法可測定螺紋全脫碳層的深度及螺紋未脫碳層的高度。金相法試樣應(yīng)從完成全部熱處理工序并應(yīng)去除鍍層或其他涂層后的緊固件上制取，通常在穿過緊固件螺紋特定區(qū)域的縱截面上截取，再使用鑲嵌機和磨拋機對試樣制成金相試樣，通過金相顯微鏡觀察。常用的檢測標準有GB/T 224-2019、GB/T 3098.1-2010、GB/T 3098.23-2020、DL/T 1236-2021、NB/T 31082-2016、GB/T 1231-2006、GB/T 3632-2008等。

　　表面缺陷試驗可以采用非破壞性檢查和破壞性檢查兩種方式，非破壞性檢查主要是目視檢查，檢查產(chǎn)品外觀是否存在標準規(guī)定的明顯缺陷。破壞性檢查即采用金相法，需使用鑲嵌機和磨拋機對試樣制成金相試樣，在金相顯微鏡下觀察。常用的檢測標準有GB/T 5779.1-2000、GB/T 5779.2-2000、GB/T 5779.3-2000。

十一、化學(xué)成分分析

　　緊固件材料中化學(xué)元素的種類和配比不同直接決定了材料是否能通過后續(xù)的處理而達到要求的性能，選材不當會導(dǎo)致緊固件的過早失效，進而可能會發(fā)生重大事故，因此化學(xué)成分分析尤為重要。化學(xué)成分分析主要是測定緊固件材料中各種化學(xué)元素的含量，最常檢測的元素有：碳C、硅Si、錳Mn、磷P、硫S、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu等，常用的分析儀器有直讀光譜儀、碳硫分析儀、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)等，常用的檢測標準有：GB/T 4336-2016、GB/T 11170-2008、GB/T 20123-2006、GB/T 20125-2006等。

十二、腐蝕試驗

　　腐蝕試驗是使用腐蝕試驗箱模擬緊固件產(chǎn)品實際工狀腐蝕環(huán)境，測定產(chǎn)品的腐蝕性能，驗證產(chǎn)品抗腐蝕的能力，評估產(chǎn)品的使用壽命，其耐受時間的長短決定耐腐蝕性能的好壞。常做的腐蝕試驗有中性鹽霧試驗、乙酸鹽霧試驗和銅加速乙酸鹽霧試驗，常用的檢測標準為GB/T 10125-2021。

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