浅谈螺栓拉力试验的影响因素

  新闻资讯     |      2020-02-14 04:07:33

1 定义
    螺栓的抗拉强度是指螺栓轴向上在拉断之前所能承受的最大拉力,是由均匀的塑性变形向局部集中的塑性变形过渡的临界值,也是其在静拉伸条件下的最大承载能力。螺栓的屈服强度是指螺栓进行拉力试验过程中,出现应力达到某一值不再增加或小范围波动,而发生应变急剧增大的现象。
2 标准依据
    通常检验螺栓机械性能所依据的国家标准为GB/T3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》。该标准规定了拉力试验要依据GB/T 228 的要求进行试验。现行有效的标准为GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1 部分:室温试验方法》。本文中所讨论的试验都是针对GB/T 3098.1-2010中规定的FF试验系列即成品螺栓进行试验,不包括MP系列即紧固件材料试验。
3 影响因素
3.1 人的影响
    检验员的素质是一项非常重要的影响因素,其渗透在各个环节中。包括对标准的选择及理解,试验过程的操作,试验结束后检验数据的计算与处理等等各个方面都有人员的影响。其中任何一个环节有失误,都会影响检验结果的准确性。因此一定要提高检验人员的素质,减少人为的影响。
3.2 设备的影响
(1)检验设备的定期检定
    拉力试验机必须定期检定,检定合格后方能使用。通常检定周期为一年,如果期间发生设备移动、搬迁、维修、改造及其他改变设备现有状态的情况,就应在稳定设备之后,使用设备前对设备进行检定。GB/T3098.1-2010 对设备做出了要求,即拉力试验机应符合GB/T 16825.1 的规定。
(2)设备量程的适用性
    通常检验数据在拉力试验机全量程的2/3 左右时,数据准确度相对最高。所以要按照所检螺栓的抗拉极限力值来选择适合的设备。如果设备量程选择不当,易造成一定的偏差,影响数据的准确性。
(3)设备预热
    在试验开始前,设备要进行预热,先空载运行几次,使设备处于较好的待检状态,以减小误差。
(4)夹具
    GB/T 3098.1-2010 对夹具作出了要求。拉力试验机夹具:硬度应大于等于45HRC。配套使用的螺纹夹具:硬度应大于等于45HRC。因紧固件表面处理方式的不同,内螺纹夹具的螺纹精度也有所不同,内螺纹夹具的螺纹精度应相应达到6H、6AZ、6AX。如果夹具硬度过低,在进行拉力试验的过程中,就不能有效的固定螺栓,还易造成夹具的损坏;如果内螺纹精度低,就可能出现不能很好的将螺栓旋入夹具中的现象,影响试验。
3.3 样品的影响
(1)在检验过程中,要对已经进行完基本尺寸、螺纹精度等其他不损坏样品的项目以后的样品进行试验。
(2)要选择无表面缺陷的螺栓进行试验,若表面有质量缺陷,会严重影响拉力试验的结果。
3.4 试验方法的影响
(1)选择标准的正确性
    若不能正确地选择检验标准,那么后续的工作都是错误的。必须按照产品明示的标准进行检验,绝对不能想当然。要确认标准的有效性。螺栓产品有其特殊性,某些螺栓用于老旧设备或有其他原因必须按照过期作废的标准生产。此时要按照产品明示的标准进行检验,否则会影响检验结果的判定。
(2)对标准的认知与理解
    要认真阅读标准,准确地理解标准中的要求,否则就会造成不能完全依照标准要求进行试验,不按标准规程操作,影响检验结果。
(3)试验过程操作的规范性
    一是试样的装夹要选择与待检螺栓同规格的内螺纹夹具。不同类型的螺栓在上装夹具时要求不同,旋合长度过短会导致在拉伸过程中发生试样松动或脱离夹具的现象;未旋合长度过短,影响试样有效的断裂位置,直接影响试验结果。GB/T 3098.1-2010 对试样如何装入夹具有具体的规定,如下:
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螺栓:应将待检螺栓拧入内螺纹夹具中,有效旋合长度应≥1d,未旋合长度应≥1d;
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螺柱:应将两端都拧入内螺纹夹具中,应保证有效的旋合长度≥1d,未旋合长度应≥1d;
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带短螺纹栓接结构的螺栓:未旋合长度应<1d(d 为螺栓的公称直径)。
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    二是将内螺纹夹具装夹于拉力试验机的夹具内,要注意一定要使上、下两个内螺纹夹具的夹头竖直地装夹到拉力试验机的夹具中,保持同轴状态,否则会对试件产生偏心力,从而导致试验力与试件发生轴向偏移,影响试验结果。内螺纹夹具的夹头一般为圆柱形,因此拉力试验机的夹具要选择V 型夹具,同时其尺寸也要配合内螺纹夹具的夹头尺寸。同时拉力机夹具不应对试件产生弯曲应力,否则会影响试验结果。
    三是拉伸速度。拉力试验机夹头的移动速度应≤25mm/min,直至拉断。对于可检验出屈服强度的螺栓来讲,速度过大易导致屈服强度结果偏大,有时也会导致检验不出屈服强度,影响检验结果。
(4)试验后结果计算的准确性
    抗拉强度及屈服强度是通过试验得出的力值计算出来的。GB/T 3098.1-2010 规定公式如下:
Rm =Fm/As (1)
式中:Rm ——抗拉强度,MPa;Fm ——极限载荷,kN;As ——螺栓公称面积,mm2。
R el =Fel/As (2)
式中:R el ——下屈服强度,MPa;Fel ——极限载荷,kN;As ——螺栓公称面积,mm2(在GB/T 3098.1-2010 中可查)。
    Fm 和Fel 值记录应准确,否则会导致计算结果错误;As 查表有误也将导致计算结果错误。
3.5 环境的影响
    GB/T 3098.1-2010 与GB/T 228.1-2010 都规定了试验一般在10℃~35℃的实验室中进行。如果环境温度过低,体心立方晶体结构金属材料的螺栓会随着温度的降低而增大屈服强度,面心立方晶体结构金属材料的螺栓则没有太大变化;如果环境温度过高,螺栓的屈服强度会随着温度的升高而有所降低。所以,实验室要保持温度适宜,以避免对试验结果造成影响。
4 结语
综上所述,在进行螺栓拉力试验过程中,一定要尽量避免以上这些影响因素,才能减小检验结果的误差,提高准确度。
 
参考文献
[1]GB/T 3098.1-2010 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱[s].
[2]GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1 部分:室温试验方法[s].
 
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