一种全螺纹螺栓防咬死检测分析方法与流程

1.本发明涉及螺栓检测领域，尤其涉及一种全螺纹螺栓防咬死检测分析方法。


背景技术：

2.紧固件是工业制造中最重要、应用多的一种部件。根据紧固件的使用性能及特点，在很多领域中使用的紧固件都会采用不锈钢，而不锈钢紧固件最常见的缺点就是在拆卸过程中发生“咬死”现象。螺栓与螺母在使用过程中，一旦出现咬死状态，这两种紧固件就会很难再分开。通常，会将螺栓截断或破坏螺母以实现配件拆卸，但有些情况下，如螺栓直径较大，则截断极为不便，或螺栓为预埋结构，一旦螺栓破坏，更换更为麻烦，将直接影响紧固件拆卸的效率以及可重复利用率，进而减低生产效率、增加生产成本。
3.因此，需要对螺栓、螺母类紧固件的咬死情况展开更深入的研究。目前螺栓、螺母类紧固件的相关生产制造耗时长，对工作环境要求较为苛刻，且现有的针对螺栓、螺母类紧固件咬死情况的研究内容及方法较少。为解决上述问题，提出一种基于全螺纹螺栓装、卸试验的研究法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的分析方法很有必要。


技术实现要素：

4.(一)发明目的
5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种全螺纹螺栓防咬死检测分析方法，不仅具有较高的计算精度和计算效率，而且实验数据更准确，为法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的深度研究领域提供了一种新的、更可靠、更快速的分析方法。
6.(二)技术方案
7.本发明提供了一种全螺纹螺栓防咬死检测分析方法，包括以下步骤：
8.步骤s1、确定试验对象，选取不锈钢车制螺栓和挤制螺栓各若干件，并分别对车制螺栓和挤制螺栓进行编号并标记；
9.步骤s2、涂刷防咬合剂，其中奇数编号的螺栓上涂刷防咬合剂，偶数编号上不涂防咬合剂；
10.步骤s3、装配螺栓，将螺栓拧紧在法兰组上，根据实际使用工况确定螺栓的预设拧紧力矩，装配时分别使用预设拧紧力矩的拧紧系数分三次逐步拧紧螺栓；
11.步骤s4、根据实际工作环境，对装配螺栓的法兰组进行热处理，热处理完成后空冷至室温；
12.步骤s5、使用扳手对法兰组上装配的螺栓进行拆卸，同时记录每个螺栓拆卸时所使用的力矩数据；
13.步骤s6、针对力矩数据进行分析，并根据力矩数据绘制数据点图以及数据表。
14.作为本发明的进一步优化：所述螺栓与法兰组之间还安装有压电陶瓷片，所述的压电陶瓷片通过超声探头连接至阻抗分析仪的输入端，所述阻抗分析仪的输出端通过数据线连接至计算机。
15.作为本发明的进一步优化：将标定压电陶瓷片周围的两颗近场螺栓分别按工况松至指定预紧力矩，共分为4种工况，工况1是松至预设拧紧力矩的八分之七；工况2是松至预设拧紧力矩的八分之六；工况3是松至预设拧紧力矩的八分之五；工况4是松至预设拧紧力矩的二分之一；对于每个工况，分别获取检测频段下的阻抗曲线，并标记工况，标定过程根据需要对工况进行调整，工况分类越细最终检测的结果越精确。
16.作为本发明的进一步优化：随机拧松部分螺栓，模拟实际工作状况，并获取松动螺栓附近压电陶瓷片在检测频段下的阻抗曲线作为检测数据，标记为损伤曲线，提取损伤曲线的特征，包括峰值频率位置以及rmsd值；将该损伤曲线的特征带入线性拟合方程中，即获知该压电陶瓷片附近是否有螺栓发生松动，并给出松动程度的大小。
17.作为本发明的进一步优化：步骤s1中，所述车制螺栓和挤制螺栓各12件，所述车制螺栓分别标号为c1、c2
…
c12，所述挤制螺栓分别标号为g1、g2
…
g12。
18.作为本发明的进一步优化：步骤s2中，防咬合剂沿螺栓的螺旋方向依次涂刷，以使所述防咬合剂均匀分布在螺栓的表面。
19.作为本发明的进一步优化：所述预设拧紧力矩为5000n
·
m，其中，工况1中的预紧力矩为
20.作为本发明的进一步优化：步骤s3中，所述拧紧系数分别为30％、70％和100％。
21.作为本发明的进一步优化：步骤s4中，所述热处理的处理温度为500-560℃，所述热处理的处理时间为48h。
22.作为本发明的进一步优化：步骤s5中，所述扳手为液压扭矩扳手。
23.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
24.本发明采用全螺纹螺栓装、卸的试验方法研究了法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的情况，不仅复现了螺栓使用的实际情况，还获得了螺栓拆卸的相关参数，并通过数据对比分析得到法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的相关结论。不仅具有较高的计算精度和计算效率，而且实验数据更准确，为法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的深度研究领域提供了一种新的、更可靠、更快速的分析方法。
附图说明
25.图1为本发明车制/挤制螺栓标记示意图；
26.图2为本发明车制/挤制螺栓卸载力矩线性示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
28.通过图1-2所示，一种全螺纹螺栓防咬死检测分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
29.步骤s1、确定试验对象，选取不锈钢车制螺栓和挤制螺栓各若干件，并分别对车制螺栓和挤制螺栓进行编号并标记，所述车制螺栓和挤制螺栓各12件，所述车制螺栓分别标
号为c1、c2
…
c12，所述挤制螺栓分别标号为g1、g2
…
g12，通过这样设置，能够设置参照组，进而能够提高实验组准确性，当实验组数据出现错误时，能够及时的发现；
30.步骤s2、涂刷防咬合剂，其中奇数编号的螺栓上涂刷防咬合剂，偶数编号上不涂防咬合剂，防咬合剂沿螺栓的螺旋方向依次涂刷，以使所述防咬合剂均匀分布在螺栓的表面，通过这样设置，能够有效的提高防咬合剂的效果，同时也能够使螺栓更加容易的装配在法兰组上。；
31.步骤s3、装配螺栓，将螺栓拧紧在法兰组上，根据实际使用工况确定螺栓的预设拧紧力矩，装配时分别使用预设拧紧力矩的拧紧系数分三次逐步拧紧螺栓，所述预设的拧紧力矩为5000n
·
m，所述拧紧系数分别为30％、70％和100％，通过这样设置，能够更好的使螺栓与法兰组进行装配，避免螺栓与法兰组之间拧紧力矩发生变化，维持拧紧力矩的稳定性；
32.步骤s4、根据实际工作环境，对装配螺栓的法兰组进行热处理，热处理完成后空冷至室温，所述热处理的处理温度为500-560℃，所述热处理的处理时间为48h，通过这样设置能够使螺栓更加接近使用后的状态，进而能够进一步的提高螺栓测量时数据的准确性；
33.步骤s5、使用扳手对法兰组上装配的螺栓进行拆卸，同时记录每个螺栓拆卸时所使用的力矩数据，所述扳手为液压扭矩扳手，通过这样设置，能够使螺栓受力均匀，得到准确的螺栓拆卸数据；
34.步骤s6、针对力矩数据进行分析，并根据力矩数据绘制数据点图以及数据表。
35.螺栓与法兰组之间还安装有压电陶瓷片，的压电陶瓷片通过超声探头连接至阻抗分析仪的输入端，阻抗分析仪的输出端通过数据线连接至计算机；
36.将标定压电陶瓷片周围的两颗近场螺栓分别按工况松至指定预紧力矩，共分为4种工况，工况1是松至预设拧紧力矩的八分之七；工况2是松至预设拧紧力矩的八分之六；工况3是松至预设拧紧力矩的八分之五；工况4是松至预设拧紧力矩的二分之一；对于每个工况，分别获取检测频段下的阻抗曲线，并标记工况，标定过程根据需要对工况进行调整，工况分类越细最终检测的结果越精确；
37.随机拧松部分螺栓，模拟实际工作状况，并获取松动螺栓附近压电陶瓷片在检测频段下的阻抗曲线作为检测数据，标记为损伤曲线，提取损伤曲线的特征，包括峰值频率位置以及rmsd值；将该损伤曲线的特征带入线性拟合方程中，即获知该压电陶瓷片附近是否有螺栓发生松动，并给出松动程度的大小。
38.通过上述方法，能够有效的判断螺栓的松动程度，进而能够进一步的提高螺栓在防咬死检测中的准确性。
39.数据分析：
40.(1)根据车制螺栓拆卸力矩和挤制螺栓拆卸力矩数据，绘制数据点图。
41.a)分析车制螺栓卸载力矩曲线，波动较大；对于挤制螺栓，除3号以外，螺栓卸载力矩大小相对稳定；
42.b)由图中数据点折线整体趋势可看出，存在车制螺栓卸载力矩基本大于挤制螺栓卸载力矩的规律；
43.(2)考虑防咬合剂对车制和挤制螺栓卸载力矩平均值影响，形成数据表。
44.a)车制螺栓的拆卸力矩远大于挤制螺栓的拆卸力矩；
45.b)表明是否涂防咬合剂对螺栓拆卸力矩的影响不明显。
46.车制螺栓卸载力矩表：
47.编号螺栓拆卸力矩/n
·
m17207.528447.538757.5489905775068680797658713098525109300118680128215
48.挤制螺栓卸载力矩表：
[0049][0050][0051]
防咬合剂对车制/挤制螺栓卸载力矩平均值的影响对比表：
[0052][0053]
通过上表可知：在拧紧力矩、温度及是否涂防咬合剂等变量相同的情况下，车制螺栓卸载力矩大于挤制螺栓卸载力矩，说明挤制加工方式的螺栓更适用于法兰工作环境，可减少发生螺栓拆卸时的咬死情况；此外，是否涂防咬合剂对螺栓拆卸力矩大小改变不大的现象可解释为：在螺栓装配时，相同拧紧力矩下，涂防咬合剂的螺栓拧紧角度明显大于不涂防咬合剂，证明涂防咬合剂后，螺纹接触表面更光滑，拧紧时摩擦力更小。对于有螺栓伸长要求或对法兰面有密封要求的情况下，建议使用防咬合剂。
[0054]
工作原理：本发明涉及针对法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死情况的研究，是一种基于全螺纹螺栓装、卸试验的研究法兰用车、挤制全螺纹螺栓防咬死的分析方法。该方法首先分别对法兰用规格为m52的不锈钢车制螺栓和挤制螺栓各12件进行1～12号编号并标记，其中奇数号螺栓上涂防咬合剂，偶数号螺栓不涂；根据实际工况设定螺栓拧紧力矩为5000n
·
m，然后分设定力矩的30％、70％、100％三次逐步拧紧螺母；再将装配后的法兰组进行热处理，温度530℃，保温48h后，空冷至室温；最后使用液压扭矩扳手拆卸螺栓，记录螺栓拆卸时所用力矩，并通过数据对比得到相关结论。
[0055]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0056]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。