紧固件常用试验方法 | 力学性能试验方法（一）

紧固件试验及常用试验项目（一）

紧固件常用试验项目（二）

拉伸是紧固件最基本的力学性能，目的是检验紧固件产品承受轴向载荷的能力。通常分为外螺纹紧固件拉伸和内螺纹紧固件拉伸两种。

外螺纹紧固件拉伸主要指螺栓或螺钉的拉伸。试验时，缓慢施加拉伸载荷，当达到标准规定值时，螺栓不能发生断裂破坏或产生裂纹，否则应以相关产品的验收规范进行判断。

在产品技术条件中考核紧固件拉伸性能的形式有两种，分别为σb抗拉强度试验和破坏拉力试验，两种方法所选用的试样不同：

一种是用标准试棒（由紧固件机加而成）进行试验，测量出抗拉强度、断面收缩率、延伸率、σp0.2等，主要考核材料本身经过热处理后的特性指标是否满足产品标准或技术条件的需求。用标准试棒进行试验时，按试棒的原始横截面积S来计算抗拉强度σb，为：

式中：do——试棒的原始直径，mm

另一种是用紧固件实物进行破坏拉力试验，主要考核是紧固件实物的的抗破坏能力，紧固件试验多采用此类试验作为验收试验。此类试验是按螺纹的应力截面积As计算抗拉强度，σb,为：

式中：d2——螺纹中径的基本尺寸，mm；

       d3——螺纹小径的基本尺寸（d1）减去螺纹原始三角形高度（H）的1/6，即：

    H——螺纹原始三角形高度（H=0.866 025P），mm；

     P——螺距，mm；

     π——圆周率, π=3.1416。

紧固件室温拉伸试验主要参考标准为GJB715.23A和NASM1312-8。

典型的室温拉伸试验夹具下图所示。试验夹具的设计要确保载荷通过螺栓的轴线，以避免片在所产生的附加弯曲应力对试验结果的影响。夹具的硬度或者强度都要大于被测紧固件，而且要有较好的韧性。其承载部分的厚度一般等于螺栓的公称直径，以保证夹具具有足够的强度和刚度。

 典型的室温拉伸试验夹具

夹具的承载部分孔径不能太大，否则容易造成偏心，一般比螺栓公称直径大0.025mm，然后再加上0.1mm的制造公差。与螺栓头接触的部分，需要有与螺栓头下圆角相适配的倒角和与沉头相适配的沉孔（见下图）。由此可以看出，被测螺栓的长度不能太短，一般需要3.5倍直径以上，或者2倍直径以上的夹层长度，则需要用同材料同批次同炉批同一直径规格的试验件来进行试验。

夹具的承载部分

紧固件室温拉伸试验的试验结果是否准确，不仅与拉伸夹具有关，与试验机的精度和加载速率都有直接关系。进行紧固件拉伸试验时，试验机的测量不确定度在±1%范围内即可。试验机的上下夹头要能够自动对中，加载速率按GJB715.23《紧固件试验方法  拉伸强度》规定，拉伸试验的应力速率为700MPa/min±70Mpa/min。转换后的加载速率见下表。

拉伸试验的加载速率

高温拉伸试验是考核试件在高温下承受一定载荷的能力，主要参考标准为GJB715.17或NASM1312-18。

典型的高温拉伸试验夹具下图所示。试验夹具应能在试验温度下承受试验载荷而不产生永久变形。高温试验垫片试样安装孔基本直径为紧固件杆部最大直径加0.025mm，极限偏差为+0.100mm。试样安装孔轴线对夹具承载平面应垂直，偏差应不大于1°。需制沉头孔时，沉头座与孔的同轴度为Φ0.05mm。沉头座的深度应使安装后的试样头部与板面齐平，不得高于板面。试验垫片过渡圆弧应大于紧固件头下支撑面与杆部过渡圆弧，以使试件支撑面与试验垫片充分接触。

  典型的高温拉伸试验夹具

高温拉伸试验用热电偶要与试样紧密接触，除非试样太短，不能在试样的中部安装热电偶外，应在试样的头部、中部和尾部各绑一只热电偶，以便在整个试验期间保持恒定的试验温度和温度梯度。

试样最长加温时间应符合产品标准的规定，最短加温时间应按每10mm紧固件直径为24min来确定。除非另有规定，施加载荷前30min和加载后的整个试验期间，试验装置应使试样保持规定的试验温度，试样加热不得超过规定的试验温度。

高温拉伸试验用加载速率按GJB715.17《紧固件试验方法  高温拉伸》执行。具体加载速率下表。

 高温拉伸试验加载速率

    内螺纹紧固件拉伸主要包括螺母的保证载荷试验和轴向载荷试验。

保证载荷试验，主要参考标准是GB3098.2。具体方法是将试验螺母安装在淬硬的试验螺栓上，沿螺母的轴向方向施加标准规定的保证载荷（可拉或压），保持15s，螺母在该载荷下不得脱扣或断裂，当卸载后，应能用手将螺母旋出，或借助扳手松开螺母，但不得超过半扣。螺纹芯棒的硬度应≥45HRC，且芯棒的螺纹公差为5h6g,即中径公差为5h，大径公差为6g，但大径应控制在6g公差带靠近下限四分之一的范围内。保证载荷试验示意图。

保证/轴向载荷试验示意图

轴向载荷试验，是将试验螺母安装在试验螺栓上，沿螺母的轴向方向施加标准规定的轴向载荷，达到标准规定的载荷值后，将载荷卸除。当卸载后，用手将螺母旋出或借助扳手松开螺母，但不得超过半扣，拆下螺母进行外观检查，必要时剖开螺母用低倍放大镜检查，看其是否出现裂纹和永久变形。试验螺栓螺纹精度为6h，材料为合金钢，强度高于被测螺母的强度。轴向载荷试验示意图如上图所示。

欲了解更多，点击进入 河南航天精工制造有限公司研究检测分公司 >>