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42CrMo高强螺栓摩擦系数测量及影响因素研究

余兆新  
【摘要】: 螺栓连接应用于各行各业,与日常生活息息相关。为提高螺栓的使用寿命以及满足环境要求的适用性,需要对螺栓进行表面处理。在在螺栓安装紧固过程中,影响紧固效果最主要因素是表层摩擦力,摩擦一方面是螺纹自锁防松的必要条件,另一方面摩擦消耗大量扭矩(能量)从而影响螺栓轴力,因此,这就使得对螺栓的摩擦系数得研究具有十分重要的现实意义。而目前对螺栓表面处理和摩擦系数关系有待进一步研究。 本文对经过五种表面处理(电镀、发黑、热浸锌、磷化、达克罗等)的42CrMo螺栓,采用宏观、微观SEM、扭拉测试等方法,探讨了螺栓的表面处理、强度等级、规格直径、载荷等对其摩擦系数的影响。实验结果表明,螺栓的螺栓种类、表面处理层、强度等级、规格、载荷等对螺栓的摩擦系数有较明显的影响。在螺栓种类、规格、载荷和表面处理层相同的条件下,螺纹摩擦系数随着强度等级增加而增加;在螺栓种类、规格、载荷和强度等级相同时,对厚度较薄且结构致密的电镀、发黑、磷化表面处理层,摩擦系数随着螺栓规格的增大而上升;而对于厚度较大且结构松软的热浸锌和达克罗涂层,摩擦系数随规格变化基本保持不变;在螺栓种类、规格、强度等级和表面处理层相同时,在达到屈服扭矩前,摩擦系数随载荷增大先上升后较慢下降并趋于稳定;在螺栓种类、强度等级、载荷和表面处理层相同时,摩擦系数随着规格的增加而增加,并对传统的摩擦力大小与接触面积无关的理论进行了修正和补充;在螺栓表面处理层、规格、载荷和强度等级相同时,摩擦系数也随螺栓种类(头型)的变化而变化。 螺栓摩擦系数影响因素的探讨,对汽车制造和工程施工选材有一定的借鉴意义,螺栓摩擦是一个复杂的系统,很多问题还有待做更进一步的研究。


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