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铝合金螺纹配合中的咬死现象分析

已查阅: 发布时间:2019-05-10 来源:盈锋志诚嘉作者:毛吉华

铝合金具有比重小、强度高的特点,为减轻汽车重量,汽车上很多零部件和紧固件会采用铝合金材料。实际生产测试中,铝合金螺纹在经过多次的锁紧和松脱后,会发生螺纹咬死的现象。

图一  铝合金螺纹经过多次锁紧配合后对比(废屑增加)

一、铝合金螺纹咬死的影响因素

1、   铝合金材质的特点

铝合金螺纹化学性质活泼、氧化性强,螺纹表面在空气中易形成氧化膜,螺纹装配时同时承受摩擦力和压力的作用,易导致螺纹表面氧化膜破坏,使得螺纹间废屑积累。螺纹副材料类似或者强度差较小的情况下,装配时易出现螺纹粘合现象,如果装配时锁紧扭矩过大或者拧紧速度过快会使螺纹严重摩擦,甚至变形。

图二  铝合金螺纹咬死后强行拧出后出现的螺纹撕裂

2、螺纹误差的影响

螺纹误差主要表现在螺距误差和牙型角度误差。螺距误差包括局部误差和累计误差。螺纹加工时,一些偶然因素容易导致螺纹表面局部磨损,产生螺距局部误差。螺距累计误差取决于旋合长度,旋合长度越长,累计误差越大。牙型角度误差主要影响内外螺纹配合的接触面,如果牙型角度误差较大,会使得接触面受力不均匀,局部应力较大,磨损会比较严重。

3、螺纹表面质量的影响

螺纹咬死与螺纹表面质量直接相关。铝合金螺纹拧紧时,如果螺纹表面粗糙度较低或者润滑不良,导致螺纹间摩擦严重,铝合金温度上升,进而膨胀,体积增加,螺纹配合间隙变小。会出现越来越紧,直至螺纹咬死。

4、锁紧扭矩的影响

适当的锁紧扭矩可以保证使用过程中螺纹副不会松脱,又不至于损伤螺纹。若是锁紧力矩过大,会增加螺纹间的摩擦力,导致螺纹变形。因此,在螺纹装配过程中应控制螺纹拧紧力矩。

二、防止铝合金螺纹咬死的措施

1、消除螺纹误差的影响

在保证螺纹连接强度的前提下,使螺纹配合长度尽量最短,可以有效降低螺纹累计误差的影响。

2、采取适当的表面处理

可以对铝合金螺纹采用表面硬质氧化。硬质氧化可以明显降低螺纹表面摩擦系数,增强表面硬度和耐磨性。减少配合过程中废屑的产生,降低螺纹堵塞、咬死的风险。

3 、控制螺纹锁紧扭矩大小和锁紧速度

锁紧扭矩过大和拧紧速度过快都会导致螺纹摩擦严重,螺纹受力变形。装配时要控制锁紧扭矩和锁入速度。

参考文献:
【1】 殷瑱,闻泉,王雨时,张志彪. 引信铝合金连接螺纹咬死预防措施[J] 探测与控制学报,2016,38(5):76-80.
【2】 王朋,陈安生,张会武,等. 螺栓扭矩系数影响因素的试验研究[J]. 实验力学,2013,28(3):307-313. 

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