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浅谈摩擦系数对螺纹连接装配的影响

作者:贝诺紧固件人气:发表时间:2018-08-11
邯郸贝诺紧固件制造有限公司螺纹连接件在拧紧过程中,只有约10%的扭矩用于产生轴向预紧力,其余90%的扭矩用于克服摩擦。随着摩擦系数增加,用于产生轴向预紧力的扭矩所占总力矩百分比逐渐降低,扭矩利用率也逐渐降低,在总扭矩力不变的情况下,可能会出现实际轴向预紧力小于理论值的问题,影响螺纹连接设计功能的实现。因此,必须充分重视螺纹连接摩擦系数的研究。 
螺纹连接中,随着螺纹摩擦系数和支承面摩擦系数增大,轴向预紧力明显减小,当螺纹摩擦系数大于0.35、支承面摩擦系数大于0.3时,轴向预紧力降低趋于稳定。因此,实际生产中必须将螺纹紧固件的摩擦系数控制在一定范围内,以防止轴向预紧力过大或过小,避免因螺栓断裂、松动等质量问题导致螺纹连接功能失效。 
当扭紧力矩设计为90N•m,经计算当摩擦系数μf=μs=0.08时,轴向预紧力=65.50KN;当摩擦系数μf=μs=0.16,轴向预紧力=36.38KN。由此可见,当摩擦系数由0.08增加至0.16时,轴向预紧力平均下降值29.12kN,降幅为44.46%。由此可见,当摩擦系数发生变化时,将会引起轴向预紧力数值出现大范围波动,影响螺纹连接防松性能和可靠性,导致螺纹连接无法实现其设计功能。 
螺纹紧固件摩擦系数分螺纹摩擦系数和支承面摩擦系数,主要取决于螺栓制造工艺和实际应用时装配工艺。经长期工作实践,10000次台架试验验证,确认摩擦系数与下列因素密切相关。 
1、螺纹精度。由螺纹公差带和旋合长度组成,螺纹精度是螺纹加工质量的综合体现,同等条件下螺纹精度越高,摩擦系数越小。 
2、紧固件表面粗糙度。包括螺纹表面粗糙度和支承面表面粗糙度,与紧固件生产中的冷镦作业工艺参数、螺纹制造工艺有直接关系。 
3、紧固件表面处理工艺。包括磷化、电镀和锌铝涂层。受表面处理层材料类型、局部厚度、转化工艺等因素影响,不同表面处理工艺得到的紧固件摩擦系数相差较大。 
总之,实际生产装配中,应根据被连接结构需要,合理选择紧固件的工艺参数,确保将摩擦系数的散差控制在较小范围内。设计螺纹连接时,应首先依据实际试验结果确定摩擦系数,然后利用此摩擦系数计算扭紧力矩,以保证轴向预紧力理论值与实际值的一致性,提高螺纹连接的可靠性和设计准确性。
25Cr2MoVA是耐热钢,强度和韧性均高,高温性能良好,淬透性状、切削加工性比较好,冷变形一般。可在调质状态下使用。用于制造高温条件下使用的螺母、螺栓、螺柱,紧固件产品能够在510℃条件下长期使用,也可以用在汽轮机整体转子、套筒、汽阀、调节阀等。
35CrMoA,是合金结构钢,有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限,是高强度紧固件常用的材料,但是其高温强度不及25Cr2MoVA,一般是在常温下或者500℃以下的条件下使用。因此,材料的结构性能不同,使用的状态也不同,如孟工所说:在一定情况下可以代替使用,但不是所有情况下都可以代替使用。



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