螺栓断裂失效模式

螺栓断裂失效模式

螺栓断裂失效模式是指螺栓在使用过程中出现断裂现象的具体形式和原因。常见的螺栓断裂失效模式包括以下几种：

1. 疲劳断裂：螺栓在受到重复加载的情况下，由于应力集中、材料的疲劳寿命到达或低周疲劳引起的断裂，常见于长期受到振动或震动加载的螺栓。

2. 过载断裂：螺栓受到超过其承载能力的加载时，由于应力超过材料强度极限而引起的断裂。过载断裂通常发生在突然的大负荷或冲击加载下。

3. 弯曲断裂：螺栓由于受到应力集中或不均匀加载而产生弯曲变形，最终导致断裂。弯曲断裂通常发生在螺栓的长度与直径比较大的情况下。

4. 腐蚀断裂：螺栓长期暴露在腐蚀介质中，导致螺栓材料的腐蚀损失，最终引起断裂。

5. 应力腐蚀断裂：螺栓同时受到应力和腐蚀介质的作用，引起材料的应力腐蚀破坏，最终导致断裂。

螺栓断裂失效模式的分析可以帮助设计和使用螺栓时避免断裂问题的发生，提高螺栓的可靠性和安全性。

机械设计简答题答案

1.螺栓的主要失效形式有哪些？ 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 2.为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？ 一般螺纹连接能满足自锁条件而不会自动松脱,但在受振动或冲击载荷下,或是温度变化较大时,连接螺母可能会逐渐松动。螺纹松动的主要原因是螺纹副之间的相对转动造成的,因此在实际设计时,必须采用防松措施。 防松的实质：防止螺纹副间的相对转动。 methods：摩擦，机械，破环螺栓副防松。 提高螺栓联接强度的措施有哪些？ （1）改善载荷在螺纹牙间的分配，如：环槽螺母，目的是使载荷上移悬置螺母，使螺杆螺母都受拉。（2）减小螺栓的应力幅，如采用柔性螺栓，目的是减小联接件的刚度。 （3）减小应力集中，如采用较大的过渡圆角或卸荷结构。 （4）避免附加弯曲应力，如采用凸台和沉头座。 （5）采用合理的制造工艺，如：滚压、表面硬化处理等。 带传动的设计准则是什么 在不打滑前提下保证带具有一定的疲劳强度。 5.带传动的弹性滑动与打滑有何区别？设计V带传动时，为什么要限制小带轮的直径d1min？ 弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。当具备1.存在拉力差；2.（带）具有弹性体；两个条件时就会发生弹性滑动现象 打滑是由于过载造成的，时一种失效形式，是可以避免的，而且必须避免 打滑发生在小带轮上 原因：外载越大，两边的拉力差就越大，就导致弹性滑动区增大，当包角内都发生弹性滑动现象时就发生打滑现象 弹性滑动是量变，打滑是质变。 小轮直径小，包角小，摩擦接触面积小，容易打滑。摩擦力和负载的比较 6.带传动弹性滑动和打滑又使传动产生什么影响？打滑先发生在哪个带轮上？ 为什么？ 产生：带传动中，由于皮带的弹性引起的带与带轮之间的相对滑动产生。

紧固件断裂失效类型及原因分析

紧固件断裂失效类型及原因分析 前言 机器或钢结构件是由许多个零件和部件组成，这些零件和部件绝大部分是通过螺纹紧固件连接在一起的。一旦紧固失效将造成机器失灵，严重者甚至出现人员伤亡事故。由于紧固失效的常见性和潜在的严重性，所以我们应认真仔细地分析并找出紧固失效的原因，采取纠正措施，以杜绝紧固失效的发生。 紧固失效有两种，一种是螺栓断裂，被紧固零件瞬间分离，这种失效往往会造成严重的后果；还有一种是螺纹副松动和螺栓或螺母滑牙，被紧固零件出现一定范围的相互位移，造成机器部分功能失常。人们发现，及时采取措施可以避免事故的发生。如因未发现任其继续发展，螺栓和螺母终将分离，同样会引发重大安全事故。紧固失效后直观现象是螺栓断裂或螺母与螺栓分离，因此人们一般认为螺栓断裂是螺栓质量有问题，螺母松动是螺母质量不好。大家往往忽略了设计和安装中的问题。 一、剪切断裂 剪切断裂出现在螺栓只受预紧力的连接中（见图1）。剪切断口出现在螺栓杆部，位于两个被紧固零件的结合面处（见图1），断口有小面积的平整光亮剪切面。出现剪切断裂有下列原因：

图1 图2 1、设计原因 ⑴被紧固零件的结合面间摩擦系数太小或螺栓规格不够大造成预紧力F＇不够，即： fF＇＜F ( f-结合面间的摩擦系数 )此时结合面间摩擦力小于横向工作载荷F，被紧固零件出现相对滑移，螺栓承受孔壁的挤压，当挤压力足够大时螺栓被剪切断。在运动部件上因冲击力更大，所以出现的可能性也更大。为了避免这种现象的发生，在设计上可以采用减载件和台阶来承受横向载荷，使螺栓仅起纯连接作用（见图2）。 ⑵在振动工作环境下工作零件的紧固，未采用具有防松功能的紧固件。在工作一段时间后，紧固件螺纹副出现松动，螺栓夹紧力（预紧力F＇）下降，此时也将发生上述同样的结果。为了避免因松动而造成紧固失效，设计时应采用具有防松功能的紧固件，如美国施必牢防松螺母、有效力矩螺母。 2、装配原因 装配时预紧扭矩过小，造成预紧力不够，即F＇小，出现上述同样的结果。螺纹紧固件安装时的紧固力矩在钢结构设计、施工和发动机装配上作为一个重要的工艺指标被严格执行。而在其它行业就常被设计和施工单位疏忽，或是根本就无此概念。笔者在实际工作中常见到螺纹连接失效的实例，究其原因，实际上许多都是因安装扭矩不合适而造成的松脱和螺栓拉断。 螺栓和螺母组成的螺纹副在紧固时，紧固力是通过旋转螺母或螺栓（通常是螺母）而获得的，紧固力与旋转螺母所用的扭矩（安装扭矩）成正比，为了保证达到设计所需

紧固螺栓断裂分析

紧固螺栓断裂分析 摘要：通过螺栓断口宏微观形貌检测、电镜检测、金相检测、机械性能分析、化学成分分析手段，综合分析紧固螺栓断裂 性质，并分析断裂失效的原因，结果表明失效的原因可能有两点：一是酸洗过程氢进入金属内部导致氢脆；二是高温回火时导致材 料出现高温回火脆性，其中发生氢脆的可能性较大。 关键词：螺栓；氢脆；合金结构钢；高温回火脆性 1前言 发蓝处理，是将钢在空气中加热或者直接浸泡在浓氧化性溶液中，使其表面 产生极薄的氧化物膜的材料保护技术。发蓝处理在酸洗过程中，酸洗液中酸分解 后会产生H-，H-成为吸附在钢铁表面的H原子,由于H原子具有最小的原子半径，容易在钢等金属中扩散,部分H原子越过金属表面，并扩散进入金属的晶格,在应 力集中处或缺陷处富集,聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在 钢内部形成细小的裂纹被称为氢脆。氢脆敏感性与材料强度密切相关,氢脆断裂 的临界应力极限随着材料强度的升高而急剧下降。这是因为金属晶体中位错、晶界、沉淀相等氢积聚点多,在酸洗、电镀过程中易于吸H,基体内应力较大。一般 认为,抗拉强度低于1 GPa的合金钢一般不发生氢脆。 合金结构钢在450～600℃之间出现的回火脆性称高温回火脆性。出现这种回 火脆性时，钢的冲击韧性降低，脆性转折温度升高，但抗拉强度和塑性并不改变，对许多物理性能也不产生影响。引起高温回火脆性的杂质元素有P、S、B、Sn、Sb、As等。但当钢中不含Ni、Cr、Mn、Si等合金元素时杂质元素的存在不会引 起高温回火脆性。但当杂质元素含量一定时，Ni、Cr、Mn、Si元素含量愈多，脆 化就愈严重。当两种以上元素同时存在时，脆化作用就更大。高温回火脆性的脆 化速度和脆化程度均与回火温度和回火时间密切相关。温度一定时，随回火时间

20MnTiB螺栓失效分析

20MnTiB螺栓失效分析 1 概述 高强度螺栓是继铆接、焊接之后发展起来的一种钢结构连接型式。它具有施工简单、可拆卸、承载大、耐疲劳、较安全等优点。因此, 高强度螺栓连接已发展成为钢结构工程安装的主要手段。20MnTiB钢高强度螺栓用于航天发射塔架斜支梁、悬臂梁及主梁联结板的连接。在进行服役过程中，发现有少量连接螺栓断裂的现象。本文通过断裂螺栓的断口、显微组织、显微硬度和微区成分进行了分析。查找螺栓失效原因，制定改进措施，以防止同类失效再度发生。 2 螺栓的材料及技术条件 螺栓型号为M22(GB1228-1984)，螺栓材料为20MnTiB钢，这是国标推荐的高强度螺栓用钢,在相同硬度下，与中碳合金钢比较，具有更加良好的韧性和可锻性，较好的强韧性，还可避免脱碳现象。其化学成分如表1 表1 螺栓化学成分（W B） C Mn Si P S Cu Cr TI B 样品0.22 1.38 0.99 0.006 0.023 0.15 0.07 0.07 0.0018 该批螺栓所用钢材化学成分符合标准要求，P、S、Cu等残余元素也控制在合理范围之内。加工螺栓用毛坯为热轧圆钢。制造工艺流程如下： 20MnTiB圆钢(盘条)酸洗拉拔冷镦成型搓丝热处理发黑包装入库 其热处理工艺为880℃油淬，380～400℃中温回火，组织为回火屈氏体。每批成品均抽样作静拉伸实验，力学性能达到GB1231-1984标准中10.9S的螺栓性能等级要求，σb为1040～1240MPa，σs≥940MPa，δ5≥10%，ψ≥42%，A k≥58.8N·m，维氏硬度为312～367HV30，洛氏硬度为33～39HRC。 3断裂螺栓失效分析 3.1断口宏观形貌分析 宏观下，断裂螺栓断口具有脆性特征，如图1。断口面位于螺栓的第五个螺纹处。断口可分为三个区域：裂纹源区、裂纹扩展区和最终瞬断区。未观察到疲劳断裂特征。裂纹源区位于螺纹根部,其放大形貌，如图2。在裂纹源区可观察到一扁长形状的原始裂纹，长约 5.5mm，深约0.8mm，在其旁有一半月形的锈蚀区。在裂纹扩展区可见从裂纹源区始发的放射花样状撕裂棱线，断口面与螺栓轴线方向约成15°的倾斜。最终瞬断区是由于裂纹扩展使螺栓有效截面不断减小而

案例分享：M56螺栓断裂失效

M56螺栓断裂失效 我公司生产的用于回转部上上框架外侧弧形框连接法兰最外侧上部的两件M56×210螺栓发生断裂。螺栓规格为M56，所用材料为40Cr，设计要求硬度为28～32HRC，表面镀锌，镀层厚度设计要求为7～12μm。两件断裂螺栓宏观形貌如图1所示，断裂位置均位于螺纹段，1#螺栓断裂位置距端头约50mm（装配面附近），2#螺栓断裂位置距端头约70mm，断裂位置未见机械损伤及明显塑性变形痕迹，断口及螺栓表面存在明显的腐蚀痕迹。螺栓紧固件是机械设备上不可缺少的通用零部件，用量大，使用范围广，对其断裂失效原因进行分析是十分必要的。 图1 断裂螺栓宏观形貌 1. 检验与结果 （1）宏观分析 体视显微镜下观察两螺栓断口，宏观形貌相似，断口凹凸不平，断面粗糙，存在明显的腐蚀痕迹，其中2#断口腐蚀程度更严重；源区位于螺纹根部表面，为线源起裂，扩展区呈放射状，如图2所示。

图2 （2）断口扫描电镜分析 采用扫描电镜对两个螺栓断口进行微观形貌观察，1#断口和2#断口源区及其附近扩展区均呈沿晶+腐蚀形貌，沿晶区域最大深度约5mm，可见较多沿晶二次裂纹，晶面可见微孔及“鸡爪纹”，部分晶面可见腐蚀痕迹，如图3、图4所示。

图3 源区沿晶形貌 图4 源区晶面腐蚀形貌

（3）能谱成分分析 对断面进行能谱分析，未腐蚀晶面含有Fe、Cr（1.3%）、Mn（0.8%）元素，主合金元素及含量与40Cr牌号相符，腐蚀区域除基体元素外还含有较高的O元素，能谱图如图5所示。

图5 断面能谱分析 原材料复验成分及力学性能如表1、表2所示。 表1 原材料40Cr成分复验情况汇总 表2 原材料力学性能复验情况汇总

【技术交流】风电机组叶片螺栓断裂原因分析及更换方法

【技术交流】风电机组叶片螺栓断裂原因分 析及更换方法 【摘要】我场风电机组叶根固定螺栓发生断裂后，对断裂的螺栓进行外观检查，断口宏观、微观分析，化学成分分析，金相组织检查，力学性能及硬度检测及疲劳试验等。在理化试验的基础上，运用微观断裂机理对螺栓的断裂原因进行分析，确定其断裂形式为疲劳断裂，螺栓断裂的主要原因是螺纹缺口处的应力集中，导致疲劳源的产生，从而导致螺栓开裂。文章提出改善螺栓的安装工艺、加工工艺、改进设计、避免应力集中的建议，从而提高螺栓的抗疲劳断裂能力。【关键词】风机螺栓断裂失效分析安装工艺螺栓连接是风力发电机组装配中的重要装配方式，几乎涉及到风力发电机组的所有部件。因此，螺栓的选用和强度校核是风力发电机组可靠性的重要保证。随着我国风电事业的跨越式发展，伴随着风力发电成本不断下降，风电机组的价格也越来越低，各大风电设备总装企业的价格战已经进行到了白热化阶段。如何在降低成本的情况下，保证风电机组的质量，成为各大风电企业面临的重要问题。螺栓作为风电设备的重要联结件，由于其各特性的不确定性，成为风力发电机组设计过程中降低成本的主要难点之一。1 螺栓联结现状现阶段，我国风电机组的螺栓失效问题已经在连接塔筒法兰的高强度螺栓上有所体现。主要失效形式为：安装麦抢带发生滑丝、扭断、屈服、甚至拉断等现象;设备运行过程中发生螺栓断裂，威胁机组运行，严重者甚至造成风力发电机组倒塌。塔筒高强度螺栓出现这些问题的原因，除了螺栓本身的质量不合格外，设计过程中的理论与经验不足也不容忽视。2 螺栓校核的主要方式现阶段，人们主要通过利用有限元软件分析和科学计算两种途径来对螺栓的可靠性进行设计和校核。在运用有限元软件进行分析的过程中，我们可以通过直接加载法、等效力法、等效应变法和等效温度法来实现预紧力的加载。但是这些加载方法或者不能传递剪应力，或者不能模拟现实中螺栓与被联结件的摩擦行为，且无法考虑螺母松动情况导致的预紧力损失。导致在实际的有限元模拟过程中，产生的螺栓应力偏大，因此，一般不作为风力发电机组螺栓结构校核的手段。 3 螺栓断裂原因(1)螺栓的质量(2)螺栓的预紧力矩(3)螺栓的强度(4)螺栓的疲劳强度 4 实验及分析风力发电机中的高强度螺栓主要起到连接、紧固及提供抵抗外载的预紧力的作用，叶片螺栓作为连接风机叶片和轮毂两大关键部件，一般都采用10.9级的高强度螺栓，其重要程度不言而喻。如果不能有限保证每个环节的质量，则有可能造成严重的事故。引起螺栓失效的原因主要有以下几个方面：一、螺栓本身质量不合格，不能满足标准或技术规范要求; 二、使用不当，主要包括过载、安装不合格等。本文主要以我场风机叶片螺栓在使用过程中发生断裂为例，通过具体的实验，进行分析、研究，找出叶片螺栓失效的原因——全文如下——12

风能发电机组结构件的失效分析与预防(待续)第1讲螺栓的失效分析与预防

风能发电机组结构件的失效分析与预防(待续)第1讲螺栓的失 效分析与预防 WANG Rong 【摘要】对风能发电机组的结构进行了简单介绍,对其上经常失效的结构件以及其材料、热处理工艺和失效形式进行了归纳.选取了机组上应用数量较多、作用比较重要的高强度螺栓作为该讲的主要内容,对螺栓在机组上的应用特点、失效特点、结构特点、受力特点及其失效原因进行了较为详细的论述.结合多年的失效分析经验,采用实际案例的方式,重点介绍了机组上螺栓最常出现的两种失效形式——疲劳断裂和氢脆型断裂,并对这两种失效产生的根本原因进行了剖析,最后提出了避免机组上螺栓失效的预防措施. 【期刊名称】《理化检验-物理分册》 【年(卷),期】2019(055)006 【总页数】10页(P371-380) 【关键词】风能发电机组;结构件;高强度螺栓;失效分析;疲劳断裂;氢脆断裂 【作者】WANG Rong 【作者单位】 【正文语种】中文 【中图分类】TM614;TG115

风能发电机组(以下简称为风电机组或机组,WTGS)的结构如图1所示，经常失效的结构件主要分布于“轮毂”总成、“齿轮箱”总成和“偏航系统”总成3个区域，另塔筒内法兰上的连接螺栓也有较多的失效事故发生。笔者主要对风能发电机组上失效概率最高的3种构件，即螺栓(第1讲)、齿轮(第2讲)和轴承(第3讲)的失效 模式、失效原因以及相应的预防措施进行了概述。 1 风能发电机组概述 1.1 机组上经常失效的结构件 图1 风能发电机组结构示意图Fig.1 Schematic diagram of structure of the WTGS 风能发电机组上常见的失效件有：齿圈、齿轴、齿轮、销轴、轴承、高强度螺栓等。 1.2 失效件受力特点 (1) 无风时，机组的叶片停止不动，相当于一个悬臂梁结构。但由于叶片的质量较大(一般MW级别的机组叶片长度达50多米，重量在20 t以上。目前世界上风电机组上最长的叶片是丹麦Vestas的V164-7MW风机，叶轮直径长164 m，单个叶片长80 m)，轮毂及其连接部分的螺栓、相互配合的齿轮及轴承等都将承受较大的静载荷。 (2) 风力的变化，特别是台风、飓风等将会使整个机组产生晃动。叶片转动时，自身会产生振动，特别是当叶片转动到与塔筒平行位置时，空气流动路线会受到塔筒的影响，叶片的振动会更加明显，也有可能会出现共振现象。 1.3 失效件的材料、热处理特点和常见失效形式 机组上失效件常见的材料、热处理工艺及其失效形式见表1。 表1 失效件的材料、热处理工艺及其失效形式Tab.1 Materials, heat treatment processes and failure types of the failure parts使用材料常见的失效件热处理

螺栓连接的主要失效形式

螺栓连接的主要失效形式 引言 螺栓连接是一种常见的连接方式，广泛应用于机械设备、建筑结构、汽车等领域。螺栓连接的质量和可靠性直接关系到整体结构的安全性和稳定性。然而，螺栓连接也存在着一些主要的失效形式，这些失效形式可能会导致连接件的松动、断裂甚至发生事故。本文将深入探讨螺栓连接的主要失效形式。 螺栓连接的基本原理 螺栓连接是通过螺纹和螺母的配合实现的。螺栓的作用是将被连接的零件夹紧，使其保持一定的受力状态。螺母的作用是将螺栓与被连接零件紧密连接，防止其松动。螺栓连接的基本原理是利用螺栓的拉伸力来保持连接的稳定性，因此螺栓连接在受力时主要承受拉力。 螺栓连接的主要失效形式 螺栓连接的主要失效形式可以分为以下几种： 1. 松动 松动是螺栓连接常见的失效形式之一。当连接受到振动、冲击或长期使用等外界因素时，连接件可能会出现相对位移，导致螺栓松动。螺栓松动不仅会导致连接的失效，还可能对整个结构产生严重影响。 松动的主要原因包括： •摩擦力不足：螺栓松动的一个常见原因是螺栓与被连接零件之间的摩擦力不足。当螺栓和螺母之间的摩擦力不足时，螺栓容易松动。 •振动和冲击：振动和冲击是导致螺栓松动的另一个重要原因。当被连接的结构受到振动或冲击时，螺栓可能因为受力不均匀而松动。

2. 断裂 螺栓连接的另一种常见失效形式是断裂。螺栓断裂可能会导致连接失效，造成事故或设备损坏。螺栓断裂的主要原因有： 断裂的主要原因包括： •过载：过载是导致螺栓断裂的常见原因之一。当螺栓承受超过其承载能力的载荷时，螺栓可能会发生断裂。 •腐蚀和脆化：腐蚀和脆化是导致螺栓断裂的另一个重要原因。长期暴露在恶劣环境中的螺栓可能会受到腐蚀和脆化的影响，从而导致断裂。 3. 疲劳失效 疲劳失效是螺栓连接常见的失效形式之一。疲劳失效是指螺栓在循环受力下发生的破坏，常见于受到振动或交变载荷的螺栓连接。疲劳失效会导致螺栓的强度和刚度降低，进而影响连接的可靠性。 疲劳失效的主要原因包括： •循环载荷：循环载荷是导致螺栓疲劳失效的主要原因之一。当螺栓在循环载荷下多次受力时，可能会出现疲劳裂纹，并最终导致螺栓断裂。 •应力集中：应力集中是导致螺栓疲劳失效的另一个重要原因。当螺栓连接处存在应力集中的情况下，螺栓的寿命将大大降低。 预防和解决螺栓连接失效的措施 为了预防和解决螺栓连接的失效问题，可以采取以下措施： 1. 加强螺栓预紧力控制 正确的预紧力是确保螺栓连接可靠的前提。通过控制螺栓的预紧力，可以提高连接的稳定性和抗松动能力。 2. 选择合适的润滑剂 合适的润滑剂可以改善螺栓和螺母之间的摩擦性能，提高连接的可靠性。根据实际情况选择合适的润滑剂，可以减少螺栓松动的风险。

螺栓连接的主要失效形式

螺栓连接的主要失效形式 螺栓连接是机械工程中常用的一种连接方式，其可靠性对于机械设备 的正常运行至关重要。然而，由于螺栓连接在使用过程中受到多种因 素的影响，其失效形式也较为复杂。本文将从主要失效形式、影响因 素及预防措施等方面进行详细介绍。 一、主要失效形式 1. 拉伸断裂 拉伸断裂是螺栓连接最常见的失效形式之一。当受力过大或者螺栓材 料强度不足时，螺纹部分会发生塑性变形，最终导致拉伸断裂。此外，若螺纹部分存在缺陷或者加工不良，则也容易造成拉伸断裂。 2. 剪切破坏 剪切破坏是指在承受剪切应力时，螺栓产生塑性变形而导致破坏。这 种失效形式通常出现在高速旋转设备或者高速运动设备中。 3. 疲劳破坏

疲劳破坏是指由于长期交替载荷作用下，螺栓材料受到循环应力而导致的破坏。这种失效形式通常出现在机械设备长期使用过程中。 4. 腐蚀破坏 腐蚀破坏是指由于螺栓表面受到化学物质或者大气环境的侵蚀而导致的破坏。这种失效形式通常出现在海洋设备或者潮湿环境下的机械设备中。 二、影响因素 1. 材料选择 材料选择是影响螺栓连接可靠性的重要因素之一。不同材料具有不同的强度和耐久性，因此需要根据具体使用情况选择合适的材料。 2. 加工工艺 加工工艺也是影响螺栓连接可靠性的重要因素之一。加工精度和表面光洁度对于螺纹部分的质量有着直接影响，因此需要保证加工精度和表面光洁度符合标准要求。 3. 使用环境

使用环境也是影响螺栓连接可靠性的重要因素之一。不同使用环境下，对于螺栓连接所承受的载荷和腐蚀程度都有着不同的影响，因此需要 根据具体使用环境选择合适的螺栓材料和防护措施。 4. 安装方法 安装方法也是影响螺栓连接可靠性的重要因素之一。正确的安装方法 可以保证螺栓连接的质量和可靠性，而错误的安装方法则容易导致螺 栓连接失效。 三、预防措施 1. 材料选择 在选择材料时，需要根据具体使用情况选择合适的材料。一般来说， 高强度材料可以提高螺栓连接的承载能力和耐久性。 2. 加工工艺 在加工过程中，需要保证加工精度和表面光洁度符合标准要求。同时，在加工前需要对原材料进行严格检测，确保其质量符合标准要求。

案例一螺栓失效分析

案例一螺栓断裂失效分析 某螺栓生产厂家生产的螺栓在用户使用过程中发生断裂，为分析螺栓断裂原因，进行了化学成分测试、金相组织观察、螺栓断口观察、能谱测试以及硬度测试等，并对螺栓断裂做出了结论。 1、化学成分分析 螺栓成分分析采用成分分析仪，正常断裂、异常断裂螺栓成分见表1,从表中可以看出正常断裂螺栓与异常断裂螺栓成分都符合GB/T3077-1999《合金结构钢》中对45Mn2钢的要求。 表1材料化学成分分析结果(质量分数，% ) 2、金相组织分析取平行于断裂截面的试样，打磨、抛光并观察其组织形貌。 下图1(a)、 1(b) 所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓的金相组织形貌，从图中可以看出螺栓金相组织均为回火马氏体。 (a.)正常断裂螺栓；(b)异常断裂螺栓 图1螺栓金相组织形貌

3、宏观断口形貌分析 正常断裂螺栓、异常断裂螺栓宏观断口形貌如图2(a)、2(b)所示。由图可知

两个螺栓均从中心起裂，裂纹向四周扩展。正常断裂螺栓与异常断裂螺 tiSf 裂纹源、扩展区、瞬断区三个部分，正常断裂螺栓扩展区面积 811^，瞬断区面积则 比异常断裂螺栓小。这与异常断裂螺栓应力( 比正常断裂螺栓断裂应力(215KN)小相吻合。同时正常断裂螺栓断以蜃船) 4、微观断口形貌分 析图3所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓断裂截面裂纹源附近的微 从图邵皆 辍看岀正常断裂螺栓组织较为平整，而异常断裂螺栓中心附近可 昊簾爵的微孔。图4所示为夹杂物所在位置，图5为夹杂物能谱分析图, 壽舅对应的元素分析表，从表中可以看出夹杂物中主要元素为0、Si,并存 、Al 、Ca 元素，其中0元素的含量很大，故较杂物主要为Si02, 常断裂螺栓在裂纹源附近呈凹陷 (a)正图2螺栓(b)异常断裂 螺栓 Mg 0>

动车组高强度螺栓质量分析

动车组高强度螺栓质量分析 摘要：高速动车组牵引、动力系统中的高强度螺栓产品是动车组中经济价值 最高的标准件，对品质和可靠性的要求极高，我国生产还不能完全达到国产化， 如齿轮箱与电机、齿轮箱与齿轮箱连接、轮毂与转向架之间螺栓风险等级最高， 都是关系人民生命、财产安全的重要连接件。 关键词：动车组；高强度螺栓；原材料 随着高速动车组动力的大容量化、大型化和功率转速的不断提高，牵引、传 动的工况条件更加复杂且苛刻，纵观各类行车事故案例，动车组螺栓的断裂失效 是影响高速动车组安全运行的巨大隐患，在螺栓的断裂失效模式中，涵盖了螺栓 的疲劳断裂失效、塑性断裂失效和脆性断裂失效等三大类型。分析造成螺栓断裂 失效的因素主要有以下几种:①螺栓材质不良，钢材内非金属夹杂物严重，成为 疲劳裂纹源;②螺栓制造工艺欠合理，造成螺栓力学性能不符合标准要求或螺栓 制品具有原始裂纹，使用时扩展断裂;③设计选择的螺栓满足标准要求，但疲劳 强度难以满足实际工况需求;螺栓连接设计不科学，无法达到紧固扭矩。为此， 对高速动车组高强度螺栓的性能提出了更高的要求。 1螺栓原材料质量 1.1螺栓规格 螺栓制造必须符合IS0898-1：2009《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》标 准规范，紧固件所需材料碳素结构钢、合金结构钢符合DNEN20898-1、 DINEN20898-2及IS0898-1、IS0898-2规定的钢制螺栓及螺母与螺栓连接（件）。CRH380型动车组部分螺栓规格，见表1。 表1CRH380型动车组部分螺栓规格

序号品种规格等级 /头标 材料表面 处理 1吊杆螺栓（非标） M16 ×140 10.9 /NKM 42Cr Mo4 达克 罗 2IS04014六角头螺栓 M16 ×220 8.8/ Z 36Mn B4 电镀 黄锌 3IS04014六角头螺栓 M24 ×250 8.8/ SBE 33B2电镀 黄锌 4IS04014六角头螺栓 M14 ×105 10.9 /SBE 30Mn B4 达克 罗 5IS04014六角头螺栓 M14 ×105 10.9 /FF 38B2达克 罗 6IS04017六角头螺栓 M20 ×70 8.8/ FF 32Cr B4 电镀 黄锌 1.2化学成分对比 采用德国OBLF公司GS1000直读光谱仪，参照标准DINEN20898-1及IS0898-1、规定，对CRH380型动车组部分螺栓用材料进行成分分析，结果见表2。从其 结果来看，动车组螺栓与国内螺栓用材料有较大的不同，主要采用的标准的不同，欧盟一般采用EN10263-2005《冷镦和冷挤压钢线材、棒材和线材》第4部分的钢种，而国内生产一般用GB/T国标和采用JISG3507,JISG4053或者SAE、ASTM、台 湾中钢标准。

普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式

普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式 普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式 1. 引言 普通螺栓常用于结构连接中，而螺栓的受剪连接是一种常见的连接方式。在工程实践中，螺栓连接的破坏形式是一个十分重要的问题，对于结构的安全性具有重要意义。本文将就普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式展开讨论，以便读者能够更全面、深入地了解螺栓连接受剪破坏的具体情况。 2. 拉断破坏 第一种可能的破坏形式是拉断破坏。当受剪载荷作用下，螺栓可能会发生拉断破坏。这种破坏形式通常是由于剪切力超过了螺栓的承载能力，导致螺栓的轴向拉伸应力超过了其材料的屈服强度，最终导致螺栓的断裂。拉断破坏是受剪连接中最常见的破坏形式之一，需要在设计和施工中予以重视。 3. 剪切破坏 第二种可能的破坏形式是剪切破坏。在受剪载荷的作用下，螺栓可能会发生剪切破坏。剪切破坏通常是由于螺栓材料的抗剪强度不足以抵抗受剪力的作用，导致螺栓的剪切截面发生破坏。这种破坏形式在

一些特定的工况下可能会出现，需要在设计中进行合理的考虑和计算。 4. 拔出破坏 第三种可能的破坏形式是拔出破坏。在受剪连接中，由于螺栓受到 剪切载荷的作用，螺栓可能会产生拔出破坏。这种破坏形式通常是由 于受剪螺栓与连接件之间的摩擦力不足以抵抗受剪力的作用，导致螺 栓在受剪载荷下被拔出连接件，从而导致连接失效。 5. 拉脱破坏 第四种可能的破坏形式是拉脱破坏。在受剪连接中，螺栓可能会发 生拉脱破坏。这种破坏形式通常是由于受剪载荷的作用引起螺栓和连 接件之间的轴向分离，导致螺栓在受剪载荷下发生拉脱破坏。拉脱破 坏在一些特殊的工况下可能会出现，需要进行合理的设计和施工措施 以避免此类破坏形式的发生。 6. 扭断破坏 第五种可能的破坏形式是扭断破坏。在受剪连接中，螺栓可能会发 生扭断破坏。这种破坏形式通常是由于受剪载荷的作用引起螺栓发生 了过大的扭矩，导致螺栓发生了扭断破坏。扭断破坏是受剪连接中的 一种特殊破坏形式，需要引起工程师的高度重视。 7. 结语 通过以上对普通螺栓受剪连接的五种可能破坏形式的讨论，我们不

螺栓在铁路应用中的失效模式及预防措施

螺栓在铁路应用中的失效模式及预防措 施 摘要：本文分析了螺栓在铁路行业运用过程中存在的问题，并提出解决措施和注意事项 关键词：螺栓；铁路应用；失效 一、前言 螺栓连接是一种重要的应用广泛的机械连接形式，其特点是结构简单、性能可靠和拆卸方便, 使橡胶广泛应用于建筑、汽车、电子电气、航空航天、铁路运输等各个领域。在铁路运输领域，铁路车辆也大量使用了螺栓部件，主要起连接作用。高等级螺栓（8.8级以上）通常大量应用于铁路车辆走行部等关键受力部位，螺栓对铁路车辆的安全行驶起到至关重要的作用，因此研究螺栓在铁路应用中的失效模式并提出改进预防措施具有重要的现实意义。本文总结了螺栓在铁路应用中的失效模式，对失效原因进行详细分析并提出了预防措施，对于提高螺栓的可靠性具有借鉴意义。 二、螺栓在铁路应用中的失效模式及预防措施 1、螺栓接触油脂导致预紧力增大 组装铁路车辆基础制动装置时，2颗M20×260螺栓断裂，断裂时CAA数据显示为431.9N·m和510.47N·m（技术要求530N·m），详见图一。 图一断裂螺栓

原因分析： 断口分析：螺栓螺纹旋合段用纸巾擦拭，可见存在油污，2颗螺栓断裂均位于螺纹段，断口附近存在明显的颈缩现象，见图1。断口约一半区域较平坦与轴向垂直，其余区域呈斜茬状，起裂区位于断口边缘螺纹牙底部位，整个断面微观形貌均为韧窝。判断螺栓断裂模式为韧性过载断裂。 金相分析：在断裂螺栓断口附近取样进行金相分析，断口附近数颗螺纹螺距增大，且牙底存在拉裂现象。螺纹未见增碳、脱碳、折叠等缺陷。失效螺栓芯部组织为均匀的回火索氏体，未见明显异常。 硬度检测：对2颗断裂螺栓进行硬度及增脱碳试验，螺栓芯部硬度符合标准规定，脱增碳试验未见异常。 力学性能检测：对2颗断裂螺栓进行4项指标拉伸试验，对3颗完好螺栓进行实物拉伸试验，检测结果如下表所示，各项性能指标均未见明显异常。

高强螺栓的分类及受力特点

高强螺栓的分类及受力特点 高强螺栓是一种具有高强度和高耐久性的连接元件，广泛应用于机械设备、建筑结构、桥梁、船舶和汽车等领域。根据其用途和结构特点，高强螺栓可以分为以下几类：普通高强度螺栓、摩擦型高强度螺栓、预应力型高强度螺栓和锚固型高强度螺栓。 1. 普通高强度螺栓： 普通高强度螺栓是一种常见的高强度连接元件，通常由碳素钢制成。其主要特点是具有较高的抗拉强度和抗剪强度，适用于承受静载和动载的连接。普通高强度螺栓受力特点主要表现在以下几个方面：（1）受力类型：普通高强度螺栓主要承受拉力和剪力，其连接性能主要由抗拉强度和抗剪强度决定。 （2）受力状态：普通高强度螺栓在受力过程中，螺栓杆身会发生拉伸变形，螺纹部分会发生剪切变形。 （3）失效形式：普通高强度螺栓的失效形式主要有断裂失效和滑移失效。断裂失效通常发生在受拉部分，而滑移失效通常发生在受剪部分。 2. 摩擦型高强度螺栓： 摩擦型高强度螺栓是一种利用摩擦力来传递剪力的连接元件。它由螺栓本体、垫圈和摩擦片组成，通常用于连接钢结构中的梁柱节点。摩擦型高强度螺栓的受力特点主要表现在以下几个方面： （1）受力类型：摩擦型高强度螺栓主要承受剪力，其连接性能主要

由摩擦力决定。 （2）受力状态：摩擦型高强度螺栓在受力过程中，通过摩擦力将剪力传递给连接件，实现梁柱节点的稳定连接。 （3）失效形式：摩擦型高强度螺栓的失效形式主要有滑移失效和剪切失效。滑移失效通常发生在接触面之间的摩擦片，剪切失效通常发生在螺栓本体。 3. 预应力型高强度螺栓： 预应力型高强度螺栓是一种利用预应力来传递拉力的连接元件。它由螺栓本体和拉杆组成，通常用于连接混凝土结构中的构件。预应力型高强度螺栓的受力特点主要表现在以下几个方面： （1）受力类型：预应力型高强度螺栓主要承受拉力，其连接性能主要由预应力大小决定。 （2）受力状态：预应力型高强度螺栓在受力过程中，通过预应力将拉力传递给连接件，实现构件的稳定连接。 （3）失效形式：预应力型高强度螺栓的失效形式主要有断裂失效和滑移失效。断裂失效通常发生在受拉部分，而滑移失效通常发生在螺栓与连接件之间的界面。 4. 锚固型高强度螺栓： 锚固型高强度螺栓是一种用于固定和锚固的连接元件。它由螺栓本体和锚固套管组成，通常用于连接混凝土结构中的构件和地基。锚固型高强度螺栓的受力特点主要表现在以下几个方面：

螺栓的氢脆断裂分析

螺栓的氢脆断裂 氢脆断裂的种类很多，主要分为氢蚀断裂、白点断裂、氢化物致脆断裂和氢致延滞断裂。螺钉氢脆断裂通常特指是氢致延滞断裂：氢原子侵入螺钉的基体材料，螺钉拧紧后，即螺钉沿轴线承受一定静载荷〔拉伸应力〕，经过一段时间，突然发生脆性断裂。螺钉氢脆断裂是常见的螺钉失效模式。 螺钉氢脆断裂通常发生于经过热处理和电镀处理的高强度普通螺纹螺钉和外表硬度较高的自攻螺纹螺钉，大多发生在螺钉头与螺杆或光杆与螺纹交接的部位。螺钉氢脆断裂一般在螺钉组装后48小时发生。 判定螺钉断裂是否为氢脆断裂最直观的方法是观察断口形貌。用肉眼或低倍放大镜宏观观察：螺钉氢脆断裂断口与最大正应力方向根本垂直，断口平齐，无明显的塑性变形，断面明显可分成裂纹源区和裂纹扩展区两个区域，裂纹源区呈结晶颗粒状，颜色呈暗灰色，裂纹源区从螺纹的根部开场，沿着螺纹旋转的方向开裂；裂纹扩展区颜色呈银灰色，可见放射状条纹，条纹收敛于裂纹源区。用扫描电镜或电子显微镜微观观察：裂纹源区呈沿晶断裂〔晶界间存在微裂纹〕形貌，并存在沿晶二次裂纹，晶粒轮廓鲜明，呈冰糖状，晶粒外表存在大量的鸡爪痕，裂纹扩展区主要呈准解理断裂〔在正应力作用下产生的穿

晶断裂，通常沿一定的严格的晶面别离，同时伴随一定的塑性变形痕迹〕形貌，局部区域存在韧窝〔小凹坑〕及沿晶断裂形貌。

螺钉基体材料的氢含量也是判定是否为氢脆断裂的重要依据。氢含量可用氧氮氢分析仪测得，主要是看含氢量相对于合格的螺钉或电镀处理前的螺钉是否有显著增加。碳钢材料允许的氢含量尚无严格的标准，但氢对碳钢材料会造成损害是确定无疑的，含氢量的多寡仅表现为对碳钢材料损伤程度的差异。