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高温锁紧力矩试验后,自锁螺母断裂问题分析

2018-09-04 融融网融融

        问题描述:
        在对规格号为HB 8026 MJ4×0.7的TC16钛合金六角厚自锁螺母,进行暴露在最高使用温度后室温下的锁紧力矩时,试验螺母产生断裂,而同一批次的螺母,在第三方试验机构的试验结果为合格,从而产生了试验件不合格还是试验不正确的疑问。


        原因分析:
        根据HB7596-1998《使用温度不高于425℃MJ的螺纹自锁螺母试验方法》,暴露在最高使用温度后,螺母在室温下的锁紧力矩试验装置如图1所示。
        镀镉的螺母用镀镉的试验螺栓,镀锌的螺母用镀锌的试验螺栓。

 

        试验装置包括下列元件:

        a)  热处理硬度不小于40 HRC的圆柱形钢衬套。
        b)  具有下列性能的试验螺栓:
        1)  螺纹按GJB 3.1A-2003、GJB 3.2A-2003和GJB 52-1985;
        2)  拉伸强度等级大于或等于被试螺母的强度等级;
        3)  材料和镀涂层按表1。



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图1



        暴露在最高使用温度后室温下的锁紧力矩试验方法如下:

 

        试验应在室温下进行。
         按表1规定润滑螺母和螺栓的螺纹(必要时),加上衬套后将螺母安装到螺栓上。当螺栓伸出螺母端面至少2倍螺距(包括倒角)后,在第三圈拧入过程中测量锁紧力矩,按表2规定施加安装力矩。

 

        加热组合件到螺母产品标准或图样规定的最高使用温度±5℃,并在此温度下按下列规定时间保温:
        a)  非金属嵌件自锁螺母保温3h±15min;
        b)  全金属自锁螺母保温6h±15min。

 

        从炉中取出组合件并使其缓慢地冷却到室温。拧出半圈,卸去轴向载荷,停止转动,再次拧出,并测量最小松脱力矩。

        拧出螺母,重复上述试验3次,每一次在相同的条件下测量最大锁紧力矩、最小松脱力矩,均应符合HB 7595的规定。
        卸下组合件,对螺母和螺栓进行目视检查,必要时,可剖开于10倍放大镜下检查,其结果应符合HB 7595的规定。
        根据HB7596-1998《使用温度不高于425℃MJ的螺纹自锁螺母试验方法》的标准内容可知,试验螺母断裂的可能有如下原因:
        a)    试验螺母本身质量不合格;
        b)    采用了错误的试验芯棒;
        c)    采用了错误的试验夹具;
        d)    试验方法不正确。

        解决措施:
        采用正确的试验芯棒和试验夹具,使用正确的试验方法对3件试验螺母进行了试验,试验结果均合格,排除了试验螺母不合格的原因。
对试验夹具的标准符合性进行了检查,试验夹具合格。
        对试验芯棒的标准复合型进行了检查,检查结果显示,所用试验芯棒为镀镉的试验螺栓,但是试验螺母却是镀锌的试验螺母,应采用镀锌的试验螺栓。由于镀锌和镀镉在目视情况下很难分辨,所以导致混用。
        锌镀层能耐高温300℃,镉镀层只能耐高温250℃,当环境温度高于250℃时,由于镀镉层会融化,一方面导致试验芯棒强度性能下降,另一方面导致镀镉材料融入试验螺母中,试验螺母强度性能下降。
        在以后的此类试验中,对试验芯棒进行规范检查,检查合格侯进行使用,并且采用试验芯棒头部打标的方法,进行试验芯棒的分类。

        效果意义:
        此类案例的解决,避免了标准件产品质量误判,TC16钛合金六角厚自锁螺母作为一种新型材料的高性能螺母,广泛应用了航空装备中,如果导致质量误判,会导致生产厂家此批次产品的作废,一方面为生产厂家造成了严重的经济损失,另一方面由于供货不及时,造成了航空装备生产周期的延长,造成了装备使用的滞后,为国家带来了一定的政治与军事影响。


自锁螺母 断裂问题
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