緊固件常用試驗(yàn)方法

拉伸是緊固件最基本的力學(xué)性能，目的是檢驗(yàn)緊固件產(chǎn)品承受軸向載荷的能力。通常分為外螺紋緊固件拉伸和內(nèi)螺紋緊固件拉伸兩種。

外螺紋緊固件拉伸主要指螺栓或螺釘?shù)睦?/span>。試驗(yàn)時(shí)，緩慢施加拉伸載荷，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值時(shí)，螺栓不能發(fā)生斷裂破壞或產(chǎn)生裂紋，否則應(yīng)以相關(guān)產(chǎn)品的驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行判斷。

在產(chǎn)品技術(shù)條件中考核緊固件拉伸性能的形式有兩種，分別為σb抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和破壞拉力試驗(yàn)，兩種方法所選用的試樣不同：

一種是用標(biāo)準(zhǔn)試棒（由緊固件機(jī)加而成）進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量出抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率、延伸率、σp0.2等，主要考核材料本身經(jīng)過熱處理后的特性指標(biāo)是否滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的需求。用標(biāo)準(zhǔn)試棒進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，按試棒的原始橫截面積S來計(jì)算抗拉強(qiáng)度σb，為：

式中：do——試棒的原始直徑，mm

另一種是用緊固件實(shí)物進(jìn)行破壞拉力試驗(yàn)，主要考核是緊固件實(shí)物的的抗破壞能力，緊固件試驗(yàn)多采用此類試驗(yàn)作為驗(yàn)收試驗(yàn)。此類試驗(yàn)是按螺紋的應(yīng)力截面積As計(jì)算抗拉強(qiáng)度，σb,為：

式中：d2——螺紋中徑的基本尺寸，mm；

       d3——螺紋小徑的基本尺寸（d1）減去螺紋原始三角形高度（H）的1/6，即：

    H——螺紋原始三角形高度（H=0.866 025P），mm；

     P——螺距，mm；

     π——圓周率, π=3.1416。

緊固件室溫拉伸試驗(yàn)主要參考標(biāo)準(zhǔn)為GJB715.23A和NASM1312-8。

典型的室溫拉伸試驗(yàn)夾具下圖所示。試驗(yàn)夾具的設(shè)計(jì)要確保載荷通過螺栓的軸線，以避免片在所產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。夾具的硬度或者強(qiáng)度都要大于被測(cè)緊固件，而且要有較好的韌性。其承載部分的厚度一般等于螺栓的公稱直徑，以保證夾具具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

 典型的室溫拉伸試驗(yàn)夾具

夾具的承載部分孔徑不能太大，否則容易造成偏心，一般比螺栓公稱直徑大0.025mm，然后再加上0.1mm的制造公差。與螺栓頭接觸的部分，需要有與螺栓頭下圓角相適配的倒角和與沉頭相適配的沉孔（見下圖）。由此可以看出，被測(cè)螺栓的長(zhǎng)度不能太短，一般需要3.5倍直徑以上，或者2倍直徑以上的夾層長(zhǎng)度，則需要用同材料同批次同爐批同一直徑規(guī)格的試驗(yàn)件來進(jìn)行試驗(yàn)。

夾具的承載部分

緊固件室溫拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，不僅與拉伸夾具有關(guān)，與試驗(yàn)機(jī)的精度和加載速率都有直接關(guān)系。進(jìn)行緊固件拉伸試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量不確定度在±1%范圍內(nèi)即可。試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭要能夠自動(dòng)對(duì)中，加載速率按GJB715.23《緊固件試驗(yàn)方法  拉伸強(qiáng)度》規(guī)定，拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力速率為700MPa/min±70Mpa/min。轉(zhuǎn)換后的加載速率見下表。

拉伸試驗(yàn)的加載速率

高溫拉伸試驗(yàn)是考核試件在高溫下承受一定載荷的能力，主要參考標(biāo)準(zhǔn)為GJB715.17或NASM1312-18。

典型的高溫拉伸試驗(yàn)夾具下圖所示。試驗(yàn)夾具應(yīng)能在試驗(yàn)溫度下承受試驗(yàn)載荷而不產(chǎn)生永久變形。高溫試驗(yàn)墊片試樣安裝孔基本直徑為緊固件桿部最大直徑加0.025mm，極限偏差為+0.100mm。試樣安裝孔軸線對(duì)夾具承載平面應(yīng)垂直，偏差應(yīng)不大于1°。需制沉頭孔時(shí)，沉頭座與孔的同軸度為Φ0.05mm。沉頭座的深度應(yīng)使安裝后的試樣頭部與板面齊平，不得高于板面。試驗(yàn)墊片過渡圓弧應(yīng)大于緊固件頭下支撐面與桿部過渡圓弧，以使試件支撐面與試驗(yàn)墊片充分接觸。

  典型的高溫拉伸試驗(yàn)夾具

高溫拉伸試驗(yàn)用熱電偶要與試樣緊密接觸，除非試樣太短，不能在試樣的中部安裝熱電偶外，應(yīng)在試樣的頭部、中部和尾部各綁一只熱電偶，以便在整個(gè)試驗(yàn)期間保持恒定的試驗(yàn)溫度和溫度梯度。

試樣最長(zhǎng)加溫時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，最短加溫時(shí)間應(yīng)按每10mm緊固件直徑為24min來確定。除非另有規(guī)定，施加載荷前30min和加載后的整個(gè)試驗(yàn)期間，試驗(yàn)裝置應(yīng)使試樣保持規(guī)定的試驗(yàn)溫度，試樣加熱不得超過規(guī)定的試驗(yàn)溫度。

高溫拉伸試驗(yàn)用加載速率按GJB715.17《緊固件試驗(yàn)方法  高溫拉伸》執(zhí)行。具體加載速率下表。

 高溫拉伸試驗(yàn)加載速率