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特种紧固件螺栓和螺钉机械性能

2020-05-26 14:41:15 

特种紧固件采用的材料主要有结构钢、不锈钢、钛合金、高温合金,还有部分铝合金、铜合金。

特种紧固件的性能试验涉及到航标、国标、国军标及专用技术条件对性能试验的要求,不适用GB3098.1GB3098.2性能试验的标准,须适用航标、国标、国军标以及专用技术条件及相应的试验标准。

1) 钢铁合金螺栓和螺钉机械性能

钢铁合金螺栓和螺钉要求进行抗拉或抗剪试验,但不同材料、规格的紧固件,其机械性能试验是不同的。

根据《HB1-218-95》技术条件,高温合金、不锈钢、结构钢、铝合金螺栓和螺钉要求进行抗拉或抗剪试验,机械性能试验具体规定如下:

A. 产品图纸或技术条件有试验要求者,均从每批中抽出不少于三件(标准对数量有规定者除外)进行有关试验。每批由同一直径及同一炉号材料制造并按同一规范处理的螺栓、螺钉组成。如第一次试验中有一件不合格,则抽出双倍数量进行第二次试验,第二次试验中仍有一件不合格,则此批不得交付。

B. 螺纹直径D4mm的螺栓和螺钉按标准上的要求进行抗拉或抗剪试验。

C. 如果同时规定抗拉和抗剪试验,则只进行抗拉试验(除1000沉头螺栓)。

D. 螺栓和螺钉试验的强度数据按《HB1-217-95》,做抗拉试验的螺栓和螺钉的试验长度L2.5d,特殊情况允许L=2d(不包括头部尺寸在内)。

E. 不能做抗剪试验的短螺栓和螺钉应带试验件(试验件应与零件为同批材料并同炉热处理)进行抗剪试验;当零件为有开口锁孔螺栓时,试验件不钻开口锁孔,当试验件取为有开口锁孔时,试验时其开口锁孔不应在试验段范围内。

F. 企标螺栓(钉)均应按《HB1-217-95》的规定数量做抗拉试验,螺栓(钉)的破坏拉力和破坏剪切力统一按《HB1-217-95》标准规定。6A1—826A1—1436A1—1446A1—148151螺栓(钉)的破坏力允许比《HB1-217-95》标准规定的数据降低10%

G. 1000沉头型的破坏拉力比规定的数据相应降低20%1000沉头型的破坏剪力比规定的数据相应降低5%。扁圆头及1200沉头和半沉头型的破坏拉力比规定的数据相应降低10%

H. 高锁螺栓按《HB1-217-95》标准规定进行试验。

(2) 高温合金螺栓、螺钉

高温合金螺栓、螺钉除室温性能外,根据使用部位不同的温度要求,机械性能试验要求也不同;除常规机械性能试验外,还要增加相应的高温机械性能试验。例如某型号发动机五种新型高温合金紧固件螺栓、螺钉的性能试验项目比较多。GH159螺栓具有优良的高强度、高塑性和抗腐蚀性能,抗拉强度值大于1585MPa,时效后的抗拉强度值1795 MPaGH141螺栓650900℃范围内有高的拉伸和持久强度。GH4169螺栓650℃以下具有屈服强度和持久强度高、塑性好的特点。GH738紧固件用于810℃以下工作的发动机各主要部件的螺栓、螺母,具有良好的耐燃气腐蚀能力,较高的屈服强度和疲劳强度,组织稳定。优质GH2132紧固件用于650℃以下工作的发动机的螺栓、螺母,综合性能有较大提高,特别是硬度和强度高于GH2132,最小抗拉强度为1030MPa

某型号发动机五种高温合金螺栓试验项目与结果,见表2-1 

2-1   五种高温合金螺栓试验结果

试验项目

材料牌号

硬度/HRC

室温拉伸强度/MPa

螺纹规格/in

高温瞬时

拉疲劳

温度/

载荷/KN

温度/

载荷/KN

时间/h

高载/KN

低载/KN

寿命/

优质GH2132

24~37

≥1035

0.250

 

 

650±2

9.65

23

 

 

30~ 140 HZ

最低>

45000

平均>

65000

最高110000

0.375

 

 

650±2

23.80

23

 

 

A286

 

≥900

0.250

 

 

 

 

 

 

 

0.375

 

 

 

 

 

 

 

GH141

Rene41

43

≥1070

0.250

760±3

20.60

760±2

12.60

30

 

 

0.375

760±3

49.80

760±2

31.10

30

 

 

GH4169

Inconel718

36~45

≥1275

0.250

425±3

25.59

650±2

15.54

23

15.24

1.52

650±3

23.95

0.375

425±3

61.74

650±2

38.10

23

37.83

3.78

625±3

57.75

GH738

Waspaloy

螺母

32~42

螺栓

34~44

≥1210

0.250

 

 

730±2

11.10

23

 

 

0.375

 

 

730±2

27.50

23

 

 

GH159

MP159

44

≥1795

0.375

595±6

86.70

650±2

53.48

23

51.5

5.15

(3)  铝合金螺栓(钉)及铝合金板材机械性能

A. 铝合金产品拉力试验每批取三件进行试验。如果是铝合金板材试件,必须是横向纤维方向截取的试件,厚度以产品厚度相同,并与产品同炉热处理。

每批取三件试样中有一件不合格时,则取双倍复验,如仍有一件不合格,则此批不得交付。

B. 铝合金螺栓(钉)经热处理后进行机械性能拉力试验。

C. 铝合金板材经热处理后进行机械性能拉力试验:

其中LY12:σb392MPa  LY11:σb352 MPa

(4)  钛合金螺栓、螺钉机械性能试验

钛合金螺栓、螺钉按通用规范《HB6568-97》、《HB8025-2000》、《GJB2893-91》进行机械性能试验;钛合金铆钉按通用规范《HB8014-2002》进行机械性能试验。

(5) HB7454-97MJ螺纹螺栓、螺钉技术要求》

HB7454-97MJ螺纹螺栓、螺钉技术要求》:光杆长度小于2倍公称直径的凸头螺栓,光杆长度小于2.5倍公称直径的沉头螺栓不做抗拉、抗剪、疲劳等检验;总长小于3倍公称直径的螺钉或总长小于18mm的螺栓不做抗拉检验;螺钉不做抗剪和抗拉疲劳检验;公称直径小于5mm的螺栓不做抗拉疲劳检验;不锈钢不检查脱碳;结构钢不检查氧化性能。

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