高强度螺栓表面处理和润滑状态对扭矩系数及预紧轴力影响的试验研究_吕继岳 (1)

高强度螺栓表面处理和润滑状态对扭矩系数及预紧轴力影晌的试验研究大桥局桥研所工程室高强度螺栓研究组‘

提对高强度螺栓紧轴力的稳定性. .

要,

、

螺母

、

垫圈进行表面磷化处理,. .

可公大大降低扭矩系数及其离散率.

,

大大改善拍,

。

扭矩系数降低 S多左右 0

平均值一般为 00

11 5

~ 0 12 0.

,

个别最高为 0。

.

14 7

标准差,

为0 0 0 6、0 0 09 8, 2

镇紧轴力离散率为0 0 2 6~ 0 0 9 6,.

各种二硫化钥渊滑状态都有一定效果扭矩系数平均植能保证在 0加二硫化钥油滑。

磷化加二硫化钥积滑更是相得盘彰,

鉴于表面磷化处钾.

11 0

~

0

.

15 0

之简

标准差可以稳定在0

.

01 0。

以下

,

这已极很好了

不必再

二硫化铂油滑可以用于表面发黑处理的高强度螺栓

施拧的扭矩系数过大和离散率高时

,

必然

一

、

前

‘ .月..

. ... . . .口 . .

心J

导致预紧轴力的不稳定力,,

,

扭角法施拧的预紧轴,

除受初拧扭矩系数影响外、

还受到终拧。

高强度螺栓在我国铁路上使用2年了 0矩系数过大、

扭

转角随板厚影响,

层数

、

涂料等因素而致不稳定的因而都难以,。

测得的数据离散和预紧轴力不,

其预紧轴力也是不稳定的,,

稳定解决展。

,

这一影响质量的关键问题

一直未得到

满足设计安全度的要求全度:

另外扭矩系数过大

,

严重地影响了高强度螺栓的使用与发:

螺栓的复合应力系数就大

同样影响设计安

从近几年我局施工的几座桥梁使用高强度

扭矩系数过大、

,

就意味着施拧扭矩

螺栓的资料来着

扭矩法施拧的扭矩系数平均,

大难

,

会给施拧工具。

劳动强度带来一系列困,

值为015. .

.

15 3~ 0.

.

225

标准差为 0.

.

02 6~ 0 0 54.

,

2离散率为。 15~ 2 2 9 t,.

5~ 0

0 2

4

,.

预紧轴力平均值为9~ 4.

通过高强度螺栓表面处理、、、

润滑状态对扭,‘

标准差为 2。.

, 2t

离散率为.

:矩系数预紧轴力影响的试验研究表明对高强

。 1

5 2~

。 204.

.

扭角法施拧的初拧扭矩系数平,

度螺栓螺母垫圈进行表面磷化处理大降低扭矩系数及其离散率,

可以大

均值为0.

21 2~ 0 2 72.

标准差为 0;

.

05 4~ 0

0 64

,

大大改善预紧轴

离散率为 0.

19 8,

~ 0一0.

.

30 3

预紧轴力平均值为2.

力的

稳定性决的问题,

。

从而解决了这一长期未能圆满解,

2 1 4~ 2 2 6t

标准差为11 8:。

07~ 2

.

66 t,

,

离

对于高强度螺栓在我国高质量地进

散率

为0 0.

7 9

这说明了吕继岳、

扭矩法盆才华、

一步推广使用.

将起积极作用.

。

参加本工作的有

阮望汉

、

苗学守等

本文由吕继岳执笔

一 37一

2 M2二、

、

M 2一4 4 0

B

钢螺栓 (分别配同厂生产的,

试验概况,

5 3钢或4钢螺母及垫圈成套 )以便对各厂生产 5

性磷化工艺进行对比根据铁道部。

又继续进行了大量的试,,

为配合九江长江天的修建桥

指示试验

,,

我所进行了高强度螺栓标准的补充条件日在对我国各厂以及本南斯拉夫生产、、

种 0验研究共 1照组合 1叻套试件现将部分 1试件状况摘录于表。

的钢结构用高强度螺栓

螺母

、

垫圈 (以下简、

三目前,

、

原状成套螺栓、

称螺栓

,

螺母、

、

垫圈 )的外形尺寸、

支承面光我国各厂生产的螺栓,

洁度和螺栓

螺母的螺纹精度进行了测定以及化学成份分析,、、

螺母垫圈

、

,

对它们进行了机械性能试验金相组织检验198 0年 4月起、

在制造精度方面

都还没有完全达到现行国标

表面磷化处理等的基础上

从

( G B 1 2 2 s~ 1 2 5 1一 7 6精度的合格率较低,

)的要求

,

特别是螺纹,

,

又对我国山海关桥梁工厂生产;.

所以全部螺栓和螺母分别并抽检三级止。

的 M 2 2 M 2 4一 4 o B钢螺栓 (配该厂生产的 3 5钢

采用螺纹环规和螺纹塞规作逐个检验了部分螺栓和螺母的螺纹参数

螺母

、

5 4钢垫圈成套 )、

上海先锋螺丝厂生产一

M22的 M2 4一40 B钢、

M22

佗 OM

n

T IB、

钢螺栓

试件大部分用的是通规检查通过规检查止住的螺栓和螺母,

,

5 5 (配上海标准件三厂生产的 4钢螺母 1 M n B v;钢螺母上海垫圈厂生产的 4钢垫圈成套 ) 5,

为观察螺纹精度对、

数据的影响用了一部分通规检查通过规检查止住的螺栓和螺母,

二级止以及一。

上海先锋螺丝厂生产的M 2一 2 M T 4 0 In

B钢、

螺栓F3 5

还用了一部分另加,,

5 (配山海关桥梁工厂生产的 3钢螺母

5 4钢垫、

螺纹回轧后符合三级螺纹精度的螺栓,

0圈或日本日铁螺栓工厂生产的F 1级螺母

级垫圈成套 )、

,

进行了发黑

、

磷

化两种表面处、、

部分通规检查未通过的螺母并为试验特制了一批二级螺纹精度的螺栓和螺母以资对比试验中,

理和多种润滑状态 (防锈油钙基润滑脂 M o S:润滑剂 M o s:理基润滑脂 M O s:油膏 )

、

所以用一部分通规检查未通过的。

螺母

,

是为深入探索降低扭矩系数及其离散率例如B 2 0组合 1垫圈为经检查、

组合的扭矩系数和预紧轴力试验、

,

对日本日铁

和改善预紧轴力稳定性的途径

0摄桂工厂生产的F 1 T级螺栓 (配该厂生产的 F F 3级垫圈成套 )也进行了扭矩系 5 0 1级螺母

的M 2 2一 4 0

B

钢成套螺栓螺栓。

,

、

符合现行国标要求22 t0.

螺母为通规检查未通过,

数和预紧轴力试验

。

试件状况及数据详载《高

螺纹精度不符合国标要求0380,

标准预紧轴力P.

二

强度螺栓标准的补充条件试验一扭矩系数资。料》〔和《高强度螺栓标准的补充条件试验一2预紧轴力资料》〔

时的扭矩系数平均值为 0 2 7 0

,

标准差为.

离散率为 0

.

14 1;

施拧扭矩达 1 3 1 k g m.

。

〕

。

t这时的实际导入预紧轴力为 2 3 7:‘

,

对标准预.

在试验过程中发现轴力,

对于扭矩系数和预紧,

0紧轴力土 1肠偏差的保证率分别为5 695 95.

5 7帕.

,

除了严格制造标准之外、

高强度螺栓的。

15

肠;土 1肠偏差的保证率分别为 7 5 0。

8呱,

,

表面处理是一项更为主要的因素行了高强度螺栓表面处理为此理外,,

遂即重点进

.

2 8肠

通过试验表明,,

,

光是螺母螺纹不符如果螺栓螺纹也不符。

润滑状态对扭矩系。

合国标要求

扭矩系数及其离散率就这么大

数和预紧轴力影响的试验研究

预紧轴力就这么不稳定

除以原状成套螺栓另加表面磷化处

合国标要求扭矩,

,

则无法给定预紧轴力和给定施拧,

还特约山海关桥梁工厂和武汉汽车标准生产表面磷化处理和表面发黑处理的

也就是说

试验无法得出可靠的数据

件厂

,

再看看全部符合现行国标要求的成套螺栓38

一

一

又怎样呢?例如 B 0组合和 B 0组合的M 2 2一 2 5 2 64 o B钢成套螺栓,

9 5 96.

呱,,

94 2 9~ 97 2 6. .。

肠;士 1 5帕偏差的保证,

试件系经过检验挑选的。..

,

全1 8~,

率分别为7 9这说明

39

~

99 96。

肠

9 8 87。

~ 99

.

86

肠、

。

部符合国标要求其扭矩系数平均值为 00 213 0. .

1

经检验挑选的符合现行国标的原状成虽然情况有所好转,,

,

标准差为00.

0119

~

0

.

01 61

,

离散率为

套螺栓

,

但扭矩系数,

标,

056

~

0 82

,

施拧

扭矩为 8 8~ i 0 3k g m.

预

准差仍相当大预紧轴力的稳定性也不太好何况我国各生产厂产品的合格率较低

紧轴力表1

士1 0

呱偏差的保证率分别为6 1

1 4~

挑选符合

部

分

拭

件

状

况

—

军试脸号}

一

一~螺

一一一不刃一一一一蔺一一一一一丽一一栓1

流

-

!

螺山海关桥梁厂垫圈 2 4一4钢汽油洗 s后浸涂自配防锈油山海关桥梁厂垫圈 2一4钢汽油洗 4 s后喷涂日本 M o s:润滑剂山海关桥梁厂垫圈洲 - 4 5铜另加衰面磷化处理涂 3号 M O S:钮基润,

海关桥梁厂 M 2 x 4浸涂自配防锈油

0一4 0

B钢汽油

洗山海关桥梁厂 M Z召一 3钢汽油洗后浸 5涂自民防锈油洗山海关桥梁厂M 2 4一 3钢汽油洗后喷 s:涂日本 M O S润滑荆s s洗}山海关桥梁厂 M么卜e 3钢另加表面碑化处理涂 3号 M o s Z锉基润滑脂,

海关桥梁厂M 2 x lo一4 4 0,喷涂日本M o S润滑剂海关桥梁厂M 2 x 1 0一4 4 0 3号M o s:键基润滑脂海关桥梁厂M 2 x 1 0一4 4 0:涂 9号M o S油衡海关桥梁厂 M2 4磷化处理x

B钢汽油

B钢汽油

滑脂

B

钢汽油洗山海关桥梁厂 M 2 4 e 3钢另加表面礴 5化处理涂 9号M o s Z油膏

山海关桥梁厂垫圈2一 4钢另加表 4 5:面碑化处理涂,号M O S油青山海关桥梁厂垫圈2 4一4钢另加表 5面磷化处理

0 1 0一 4 B钢另加表山海关桥梁厂 M 2 4 w 3钢另加表面磷 0 e 5

化处理

登匡亘{夔亚夔三夔夔瘫趣匣}壑罗丝壑幽}{卜—4 B2 1

毯 1 !坐终苯侨馨厂尽兰四二终钢另加吵l上海先锋厂 M 2 4表面碑化处理x 1

分努铆另加表面磷 !坐鲤养侨娶〔挚哩哭呼匆经加表竺竺里坚型竺生一竺型些墅竺星坚理竺‘一 -兰竺竺进望坚翌竺生一一一里些兰竺兰0 1一 2 M n T IB钢另 !山海关桥梁厂 M 2 4一 35钢另加表面磷 l山侮关桥梁厂垫圈 24一 4钢另加衷 0 5面碑化处理化处理

表}中终姜剪馨仁少

5

甲朋孟

汉汽标厂 M Z召x 9 0 e 4 B钢表面磷化 0

武汉汽标厂M 2 4一 4钢表面碑化处理 s

武汉汽标厂垫圈 2 e召S钢表面碑化 4处理

汉汽标厂 M 2 4

又

0 9一4 0

B

钢二级螺纹

4 5}武汉汽标厂 M 2一4

钢二级螺纹精度

4

S l武汉汽标厂垫圈 2一 4钢武汉汽标厂垫圈 2 4一 4钢 5日本垫圈 2 4一 F 3 5级

武汉汽标厂M 2 4日本 M 2 4x 10 0

又

卯-切 B钢

武汉汽标厂川巴心一4钢 5日本 M 2 4一 F xo级

一 F 1 0级扭剪型 Tx

上海先锋厂 M2上海先锋厂 M 2海先锋厂 M 2 2化处理

0 9一4 0

B钢

上海标三厂 M 2一4钢 (通规检查未 s通过 )汽油洗后浸涂自配防锈油上海标三厂 M 2一4钢 (通规检查未 S通过 )另加表面磷化处理

上海垫圈厂垫圈 2一4钢汽油洗后 s浸涂自配防锈油上海垫圈厂垫圈2 2一 4钢另加表面 S磷化处理上海垫圈厂垫圈 2 2一4 5钢另加表面磷化处理

x

0 9一4 B钢 00 1 0一4 B钢另加表面 0

x

上海标三厂 M 2一 4钢另加表面磷化 5处理上海标三厂 M 2 2一4钢另加表面磷化 5 Z处理喷涂日本 M O S润滑剂

海先锋厂M 2 2 x 1 0 0 e 4 B钢另加表面 0化处理喷涂日本 M o S:润滑剂

上海垫圈厂垫圈 2 2 e 4钢另加表面 5:磷化处理喷涂日本 M O S润滑荆上海垫圈厂垫圈 2一4钢汽油洗后 5浸涂自配防锈油上海垫圈厂垫圈 22一 4钢汽油洗后 s浸涂变压器油

上海先锋厂 M 2

x

0 9一4 0

B

钢

Mv罐霸品巍 s n’

B

““油洗

上海先锋厂 M 2 2 x 9 0一4 0 B钢

一詹纂压器 S n轰妾髯 M v’

B

钢汽油洗

一

39一

植表试脸号

困匆 roB 21 3 T2 0 1 T2 3 0

上海先锋厂M 2 M o s:润汾荆

x

1 0介e

0 4

B钢吠涂日本

s上海标三厂 M 2一 l M n V B钢另加表面碑化处理喷涂日本 M O S:润滑剂

上海垫圈厂垫圈2 2一 4钢另加表面 s磷化处理喷涂日本 M O S t润滑荆上海垫圈厂垫圈 2一 4钢另加表面 S磷化处理上梅垫圈厂垫圈 2一 4钢汽油洗后 S浸涂自配防锈油

上海先锋厂M2碑化处理上海先锋厂 M 2 2回轧

x 1

0一4 0

B

s钢另加表面上海标三厂 M 22一 l M n V B铆另加表面磷化处理 s上海标三厂 M 2一 l M n V后浸涂自配防诱油B

x

0 7一4 0

B钢另加螺纹

钢汽油洗

上海先锋厂 M2 2上海先锋厂M 2 2加表面碑化处理上海先锋厂M 2 2

x

0 8一2 0 M n T

IB钢

上海标三厂 M 2一4钢 (通规检查未 S通过 )汽油洗后浸涂白纪防锈油5上海标三厂M 2 -召钢另加表面磷化

上海垫圈厂垫圈 2一4钢汽油洗后 5浸涂自配防锈油上海垫圈厂垫圈2一 4钢另加表面 5磷化处理

x’

g奋一2 0 M n T IB钢另

处理

T Z时

x

0 8一2 0 M n T

IB钢

上海标三厂 M 2 2一

巧 M n V B钢汽油洗后浸涂自配防锈油上海标三厂 M 2 2一 I M刀V B钢另加表 S面碑化处理

上海垫圈厂垫圈 2 2一弱钢汽油洗后浸涂自配防锈油S上海垫圈厂垫圈 2一考钢另加表面磷化处理

一誉兰,上梅先锋厂M 2 2加衰面碑化处理上海先锋厂 M 2 2加级纹回轧x

上海标三厂 M2 2一巧 M n V面磷化处理喷涂日本M O S

BI

钢另加表润滑剂另加表

上海垫圈厂垫圈 2 2e 4 5钢另加表面磷化处理喷涂日本M o:润滑剂 s上海垫圈厂垫圈2一 4钢另加表面 S磷化处理上海垫圈厂垫圈浸涂自配防锈油‘山,,

0 9一2 M n 0 T7 Se 2 0

IB钢另

5上海标三厂入仪2一 1 M n V面确化处理

B钢

x

Mn

T IB钢

另

上海标三厂 M 2 2一巧 M n V B钢汽油洗后浸涂自配防衍油

S一4

钢汽油洗后

W 20冬处理~ ., .~,. d口 .

武汉汽标厂 M 2. . . . ., . . . .月, . .向

x

7 0一和 B钢表面磷化

武汉汽标厂M 2 2一4钢表面磷化处理 5

武汉汽标厂垫圈 2 2一 4 5钢表面碑化处理日本垫圈 2

.

. .

卜

.

.

J对 1

日本 M 2 2

伏 7 0一F l

盯级扭剪型

日本M 2 2一F戈级 0

一F 3级 s

’

国标要求的成套螺栓是相当繁重和不经济的

。

标准《摩擦连接用高强度六角头螺栓

、

六角螺

经过检脸挑选全部符合国标要求的T 2 0组 4

母.

、

垫圈J l s以下 ).

B ii86

一1 9 7 8 ).

3〔.

“〕定的 B规

类

”

合的M 2 e 2

Zo M n,

I T

B

钢成套螺栓

,

与螺栓

、

垫

5 (扭矩系数平均值为 0 10 0 13,

0~。

9 1,

,。

标准差为

圈符合国标要求

螺母螺纹精度不符合国标要。

但 B 2 1 3组合的 M 2 2一4 o B钢成套其扭矩系数,,

1求的T 2 0组合的 M 2一 2 M n I钢成套螺栓相 0 T B,比较也有类似结果

螺栓0.

,

螺栓也是另加螺纹回轧的224

平均值为 0096,

标准差,

为。 0 2 1 5.

离散率为,

为了提高螺纹质量处理后滚丝螺栓的计划,

,

原来有试制一批先热由于没有得到这样的,

效果又不理想

螺栓螺纹回轧,,

对某,。

,

些螺栓虽有较明显的效果如果能热处理后一次滚丝、

但多了一道工序收效可能要好些,

娜栓权且用按现行国标制造出来的螺栓再回轧一次螺纹标准差为 00 2 05。 .

,

以T Z o g组合的 M 2 2一 Z o M n,.

T IB钢

为了进一步探索提高现行国标螺纹精度对

成套螺栓为例它的扭矩系数平均值为。009 3,

177

,

扭矩系数预紧轴力

的影响特制了一批二级和三级螺纹精度、

离散率为00 16魂、

.

052

,

较 T Zo 4

而其他条件完全相同的表面发。

组合系原状螺栓配合成套的扭矩系数平均值、

黑处理的螺栓螺母进行对比试验以螺纹精度为二级的w45 1

、

标准差 0

.

离散率 0,

.

050

都有所降

~ W4 5

3组合的、

螺纹精度为三

低

,

导入预紧轴力也有改善

达到了日本工业

级的W

4 81

~ W

4 8 3组合的M 2 4一 4 o B钢成

套螺

一 40一

8栓为例 w 4。

1一w,

8 4.

3组合的扭矩系数平均值.

26

.

t 6

,

t较标准预紧轴力 2 6 4仅相差.

O

~

o

.

t Z

,

为O一

。

25 4~ 0 2 66。

标准差为0D 1.

01 99~ 0 0 347.

,

实际导入预紧轴力对标准预紧轴力士 1肠偏差 0,的保证率为9 3 0 6呱.

离散率为0 0 76蛇 3肠.

.

5

~

4 3

,

预紧轴力59 0 7.

士1 0,

呱偏差.

士1 5

肠偏差的保证率为:

的保证率分别为 7 2。

57

~17

肠

51 0 6.

~

98 6 4。

肠

。

,,

士1 5 89。

呱偏差的保证率分别为 8 344~ 98。

0 4~T 4 o4

其他组合的全磷化成套螺栓情况也一样组合的 M 2 4一2 0 M n T IB钢钢,,

97 06。

帕.

帕

。

而W.

451.

~ W 45 3,

W

40 1组

合的-

8组合的扭矩系数平均值为。 2 5~.

。 2 66

标准.

丫I T

2 4一4 0 B

B 2 0 3组合

和

B2 1o

组合的M 2 2一

差为0 0 1 0 0~ 0 0 3 6 3.

,

离散率为 0;

0 39~ 0.

1 37;

40B

钢

,

T 2 0 3组合

和 T 2 0 8组合的 M 2 2一2 0 M nB

预紧轴力9 9 32帕。

士1 0.

肠偏差的保证率分别为 7 1~ 99 4 9肠。.

7 5~。

B钢,

M 2 0组合的M 2一 4 1 0

钢等成套螺栓的11 86一197 8.

,

7 9 95.

士 15,.

肠偏差的保.

扭矩系数及其离散率和预紧轴力的稳定性也都达到 T日本工业标准 ( JT S〔3〕定的 A规“.

证率分别为 8 2数处,、

12~ 99

99

肠 88 49~ 99 99肠,

B

》

说明螺纹精度由三级提高为二级预紧轴力无大影响,

对扭矩系

类

”,

(扭矩系数平均值为 0.

1

0 1

而二级螺纹精度的表

~。 15 0

,

标准差为0

0

0 1以下 )达到或超过了。

面发黑处理的成套螺栓

,

对降低离散率稍有好

4日本高强度螺栓轴力试验的有关数据〔〕

但很不稳定

,

特别有意义的是 0 4

:

B,

0 2

2

组合的 2套 M 2 2一 0、

B钢成套螺栓的试验,

该组合的螺栓、

垫圈、

四

、

表面磷化处理4〔

符合国标要求为了降低扭,

螺母为通规未通过,

螺纹精度螺母.

不符合国标要求

螺栓为出厂原状。.

,

垫

根据日本等国的资料

〕5〔

.

〕

,

圈为出厂后另加表面磷化处理

试脸结果

,

其,

矩系数

,

对螺母和垫圈进行表面磷化处理.

旧。

扭矩系数平均值为02散率为。 0 4.

1

8 3

,

标准差为 0

00 58

离,

本的该项扭矩系数试验值为 0,

12 4

~

。

.

2 1

9

,

预紧轴力士 1肠偏差的保证率 0肠偏差的保证率为” 9肠 3.

根据我们对螺母和垫圈表面磷化处理的 9

为9 8

.

8 3帕“

,

士1 5

种组合成套螺栓试验扭矩系数平均值为 0~0 12 6. .

.

10 7

达到了日本工业标准 ( Jls

B 1 1 5 6一1 9 7 5,

》规

,

标准差有,

5

组在0.

.

006 3

以下

,

其余离散率0 1 165

定的理外,

A

类、

”

,

扭矩系数平均值

仅为试件状

为0 0 1 2 6

0.

.

01 29

,

0 0 1 32,

,

0

.

022 1,.

况除螺母均值0 2 7.

垫圈为出厂原状不另加表面磷化处,的5 1 1肠.

有5。

组在 0 0 4 9。 178.

以下

其余为

, 0 1 09,

其余完全相同的 B 2 0组合的扭矩系数平 10

。 1 1 8,

。

扭矩系数降下来了、

比日本的。

降低了近一半、

。

就是说B

,

还低 0 40.

,

但标准差

离散率似嫌过大

利用目前我国各厂生产的各种螺栓 ( 4 0,

俐

、

如果同时对螺栓也表面磷化处理9组合的4 0

根据B,

2 0 M n T IB

钢 )螺母 (4 5钢,

35

钢

、

1 5M n V B

钢)

、

套M 2 4一 40 B钢成套螺栓的试验.

垫圈

,

只要把现行国标中规定的表面发黑处理,

,

扭矩系数平均值为 00 09 8~ 0,.

1

8 1~

0

.

12 0.

,

标准差为.

改为磷化处理大大改善。

成套螺栓的扭矩系数及其离散预紧轴力的稳定性就可以

004 9,

离散率为 0

08 3~ 0

04 1,

。

数扭

率就可以大大降低,

据很理想、

不仅扭矩系数大大地降下来了

矩系数平均值仅为试件状况系同批量原状成套辑栓俱未另加表面磷化处理的 B 4叭组合的扭矩系数平均值 0 2.

通过实践我所制订了《强度螺栓表面磷高

化处理工艺要求和验收标准》 (初稿 )

,

现正

3 5的4务 7

,

降低了一半还多。.

,

用于指导生产

,

并在再实践中检验提高B

,

其中

而且标准差和离散率也大大地降低很稳定,

预紧轴力4

参照日本工业标准 ( Jls

1三 1 5 6一 1 9 7 5》和日

实际导入预紧轴力的平均值为2 6

~

, J本工业标准《 IS z 9 0 o 3一 1 9 5 7》

规定了

成套

一

41

一

姗栓扭矩系数值的计童抽样检验方案限于篇,幅这里只简介一个制造批量的成套表面磷化处理娜栓扭矩系数的计量抽样检验结果:

,

率小于2在5

.

6

x

1 0一‘2

,

完全满足扭矩系数标准差,

的计量抽样检验质量保证水平规定的,

危险率。

抽样=,

肠以下标准相对误差在 8帕以下的要求,

检脸试样批数 m5,。

=

5 2

,

每批试样螺栓套数 n=

为了探明表面磷化处理成套螺栓施拧时的受力状况我们进行了复合应力系数试脸。

共 1 2 5套 m批扭矩系数平均值 K

0

.

12 92

、

定

各批扭矩系数平均值 K都能满足按扭矩系数平均值的计盆抽样检验质量保证水平计算出的合

屈服点施拧试验和接头疲劳振动试脸

现将复合应力系数试验得出的主要数据摘

格判定值上下限的要求a=

、

;

m批扭矩系数标准差.

录于表 2

。

0 00 598

.

,

其标准相对误差为0表2

0742 9

,

危险

复合应力系数拭峨生叉数据表面碑化处理成套螺栓表面发黑处理成套螺拴7 2.

有效扭矩占施拧扭矩的百分串 (肠 )时拧终

15

.

1

~ 17 0.

~

8 6. .

姗纹间摩擦扭矩占施拧扭矩的百分率 (肠 )

刃

.

9

~ 42 2.

39 4.

~ 54 0~ 53 0.

支承面间康攘扭矩占施拧扭矩的百分率 (临 )螺纹间康擦系数支承面间康擦系数

0 4.

.

8

~ 54 0.

37 4.

0 0 74~.

0 0 92.

0 013 1.

.

19

1

~

0 2 31.

0 0‘~ 6 28 77.

0 0卯. .

.

.

12 0~

0

。

1 95

机械效率 (肠 )复合应力系数后拧终

~ 33 421 13 8

79

~ 161

.

4 25 115

1

.

10、 4

.

39~ 0~

.

残留扭矩占施拧扭矩的百分率 (肠 )螺纹间康攘系数

s l

。

6

~

2 301

.

3.

29 4. .

41

.

0 073~.

! 12

0 16~ 81 1,

0 226. .

复合应力系数

1

.

0 12~

.

0 49

4

~

8 2

1

:从表 2中可以看出表面磷化处理成套螺.

质

,

是因为磷化膜的润滑减磨作用、。

,

使螺栓与

栓的有效扭矩占施拧扭矩的百分率和机械效

螺母螺纹间可是,

螺母与垫圈支承面间的摩擦系数

率加

,

都较表面发黑处理成套螺栓者成倍地增这说明表面磷化处理的有效性,;

成倍或成数倍地减小的缘故矩分配的百分率,

,

同时印证

从表面磷化处理成套螺栓各部位扭很容易地估算出抗松动扭矩,。

了两者达到同样大小的预紧轴力时

,

前者的施,

拧扭矩可以较后者减小约

一半数就可以降低5肠左右 0。

显然

扭矩系

为松动扭矩的 5倍以上自锁性能仍然良好面磷化处理成套螺栓,.

表

经过 5 4 2万次 (连接板

表面磷化处理成套螺栓终拧时和终拧后的盆合应力系数安全度O。

疲劳破坏 )~疲劳振动试验证明了这点。

20万次,

(连接板未破坏 )接头,

,

以及终拧后的残留扭矩,

,

都较

未有松动

受力状况正常。

,

就

表面发黑处理者大为降低,

明显地提高了设计

而从定屈服点施拧试验得出:表面磷0 8韶。

磷化膜还有良好的抗蚀性能理和表面发黑处理的螺栓置放于室温 (20℃,、

表面磷化处垫圈,

化处理成套螺栓在复合应力作用下的屈强比为5 7 6~2 66,,

螺母45

、

同时a,

而表面发黑处理者为 O,,

。

51

~

);

、

40

~

℃的 3帕N c l水

。

。

说明前者有较大的安全储备

可以据

溶液中做浸渍试验后者成数倍地提高

得出前者的防锈能力,

较

此规定前者高于后者的设计预紧轴力

充分地。

将两者同时敞放于潮湿空而前。

发挥表面磷化处理成套螺栓的经济效益,表面磷化处理所以有这些优越性

气中做暴露试验

,

后者 9天就锈蚀严重 0

究其本

者置放一年以上尚无锈蚀痕迹42

一

一

总之

,

高强度螺栓、。

、

螺母

、

垫圈

,

应以防,

组合和B 4 1 2组合的 M 2 4一 4 0 B钢成套螺栓2 0 4组合和B 2 1 o组合的M 2 2

、

B,

锈和降低扭矩系数用最优的表面处理

稳定预紧轴力为目标

选

一 4 o B钢成套螺栓。

则稳定在 A类“

”,

且各项指标有进一步改善,

所有局部或全部表面磷化处理

再以各种,

五

、

二硫化相润滑o

Mo s

Z

润滑的成套螺栓都达到了西德《钢结构

二程协会规程 O A〔

t S

0

0 1一 1 9 7 4》的规定〔5〕。

完

二硫化钥 (M材料,

s

:

)是一种良好的固体润滑〔s〕6〔〕,

全达到或超过西德试验的有关数据

根据西德等国资料,

利用Mo S

:

润滑可以减小螺栓和螺母螺纹间以及螺母和垫圈支承面间的摩擦阻力因而大大降低扭矩系1.

六

、

结

语

数

。

目前我国按国标《G B 1 2 2 8~ 1 2 3 1一、

根据我们的试验

,

各种M oB

S

:

润滑都有一,

6 7》制造的各种材质的钢结构用高强度螺栓

定效果

,

以喷涂M O S Z润滑剂为例,

按现行国,

螺母

、

垫圈的制造精度,

,

都还没有完全达到上:

标制造的原状 M 2一 4 4 0数平均值.

钢成套螺栓的扭矩系.

述国标要求、

试验结果表明,

严重影响了扭矩

可2,

由B 4 0 1

组合的。 2 5 3

降到

B 40 2

系数预紧轴力及它们的离散率;即使完全达到了现行国家标准的要求决上述问题2.

组合的 0 1 219 74

达到了西德 (钢结构工程协会A s 01 t 0。

也不能完全满意地解1

规程高强度螺栓在钢结构上的应用 D6的》仁〕规定,

一

。

但其他指标无大改善:,

成套高强度螺栓 (螺栓,,一

件

、

螺母

1

从试验数据表明

无论何种材质的成套螺再以各种。

件

、

垫圈 2件 )的表面处理,

由现行国标规定。

栓

,

是局部或是全部表面磷化处理:,,、

的发黑改为磷化

扭矩系数及其离散率可以大扭矩系数平.

M o S润滑

其效果更佳例如 T 2 0 6组合 M 2 2一.

大降低

预紧轴力可以大大改善.

0 2 M n I钢成套螺栓仅螺母垫圈另加表面磷 T B化处理。

均值一般为 0标准差为 00 0 53.。

1 15

~ 0 12 0。 .

,

个别最高为 0

147

,

,

其扭矩系数平均值为。 1 3,

,

标准差

002 6~ 0

009 8

,

离散率为0.

。

022~。

为O 0 1 3 2

离散率为o n..

6

;

预紧轴力士1帕 0帕偏差的保证,

;

预紧轴力离散率为 0,

016

~ 0 09 6.

完

偏差的保证率为7 3 2肠 4

,

土1 5

全达到了日本工业标准和西德钢结构工程协会

率为8 2

.

9 8肠还不理想而T 2 0组合 7,。

试件状、

规程的规定

完全达到或超过西德试验的有关

况除喷涂日本 M

OS:

润滑剂外.

,

其余均与 T 2 0 6、

数据

〔s

〕

,

绝大多数达到或超过日本试验的有以及我们自己试验的日本高强度螺。

组合相同

,

其扭矩系数平均值,

标准差.

离散.

关数据

, 4〔〕

率均进一步降低由。

分别为 0 1 0 6 0、

006 3 0、

05 9

0

1〔栓的有关数据〔〕 2〕

J按日本工业标准《 IS“

B i l s6一1 9 7 8》规定,的

表面磷化处理成套螺栓的复合应力系数较表面发黑处理者大为降低黑处理者成倍增加;;

B

类

”

进入了.

“

A

类

”

。

同时

,

预紧轴力

机械效率较表面发,

士 1肠偏差和士 1肠偏差的保证率 0 5 9 7 9 3肠和9 9 9 4肠。

也提高到,

防锈能力较表面发黑处理加工工艺简。

者成数倍地提高:

。

表面磷化处

理,

其他组合的各种 M O润滑的成套螺栓除 S局

单

,

费用与表面发黑处理相等3.

而低于某些用,

部磷化的 B 4 o 6组合和 B 4 o 7组合的 M 2 4一 4 0 B,“

机加工方法降低扭矩系数的产品各种 MS:

钢成套螺栓与 T 2 0组合一样也由 7,

B

类

”

进入B B

Os

Z

润滑状态都有一定效果,,

“”了 A类外局部磷化的 B 2 9组合的M 2一 4 0 0

以喷涂 M o

润滑剂效果最佳

操作也较简单

,

钢成套螺栓

,

以及全部磷化的 B 4 0组合 1

、

1 4 1

但涂抹 M43

o

S:

润滑脂或 M O S:油膏

则较费时费

一

一

事中

,

如果能将成套螺栓在生产厂以M O s,

:

油剂

0

.

110,

,~ 0 150之间.

标准差可以稳定在0,

.

01 0

代替一般防锈油,

或将 M o S粉剂掺入碑化液Z,

以下

这已经很好了:

所以磷化后可以直接使。

是可取的

。

用:

,

不必再加 M o S4.

润滑

M O S:润滑可以用于。

礴化加M O s润滑系教平均值一般为 00 1 56。.

更是相得益彰 9~, 0 1 16。 .

,

扭矩

表面发黑处理的高强度螺栓

0

个别最高为,

钢结构用高强度螺栓,

、

螺母

、

垫圈表

,

标准差为0‘

.

00 10

~ 0 0 072

离散率为0.

面磷化处理而取得降低扭矩系数和预紧轴力试

q

.

o0 8~ o 0 7 2。

,

预紧轴 j离散率为 J,

01 3~

验的成功

在我国尚属首创,

,

已于1 9 8 1年第 4.

0 0 75

。

季度在武汉白浒山长江码头 7 2扭矩系数可以降低悬臂栓焊钢梁上试用,

5+ 22

.

5m

简支

鉴于表面磷化处理后5 0肠左右

并即将在京山线前运河。

降低后的扭矩系数平均值能保证在

大桥和京秦线滦河大桥应用

今〔1〕高强度螺性标准的补充条件试验扭

考,

文

献局究,

〔2〕3〔〕

道 0—预矩系数资料铁道部大桥局桥梁研究所 9 8强度招性标准的补充条件试脸轴力资料铁部大桥桥梁研所高 0 8—派 8 6一1 9 7 8《康擦连接用的成套高张度六角螺栓六角娜帽及平垫圈 J I I J手册l夕 1,,

年6月

年7月螺纹》本规格协会日

,

S

B ll

S

,

4〔〕

日本桥梁概况K.

,

中国土木工程学会桥梁技术考察团编r:

,

人民铁道出版社n

,

19 7 7年第 1sc

版v on

〔5〕

He

.

Iu g n eu in e l n

E in fluun

ss

d e r O b e r fl五e h e

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全 d lo E ig e n.

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比n r v b〔6〕

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n A

w

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,

D《 ER

s T A H L B^ u

)一 7 9 N 9

o

.

z (译文载《国外桥梁 ) 1 9, 9

年

第 4期)钢结构连接资料汇编19 7 7

式会社

,

—铆年第 1版e tio r

钉连接

,

高强度娜桂连接o

—

日本钢构造协会接合小委员会编r lP

,

技报堂出版株and

〔7〕

C o de

o

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Us

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一 44一

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