請教一個螺栓短暫松弛的問題

蒼狼大地

我在做螺栓伸長量測試的過程中碰到一個短暫松弛的問題，百思不得其解，所以想請教各位有經(jīng)驗的大蝦，@2266998 @zerowing
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背景：
產(chǎn)品在裝配螺栓過程中采用Torque-To-Angle擰緊，確定擰緊角度的方法為先計算得到一個擰緊角度，然后測量螺栓伸長量確定計算得到的擰緊角度是否合適。具體操作為：先用計算得到的擰緊角度擰緊螺栓，測量此時螺栓長度。然后松脫螺栓，測量松脫狀態(tài)的螺栓長度，擰緊狀態(tài)長度-松脫狀態(tài)長度即為螺栓伸長量，然后可以計算得到的實際夾緊力。測量工具為日本三豐測試儀，精度0.001mm。

" E5 T4 ^' P4 U2 }3 ]試驗過程：
1）在測試過程中，針對擰緊狀態(tài)和松脫狀態(tài)做了兩組對比試驗，第一組12枚螺栓，第二組15枚螺栓。為減小單次測試的誤差，每一顆螺栓在擰緊狀態(tài)和松弛狀態(tài)測試20次，至少10次。
2）擰緊狀態(tài)：第一組擰緊15分鐘后測量螺栓長度，然后放置3小時候再次測量；第二組擰緊16分鐘后測量長度，放置2天后再次測量。
8 s9 `) ?3 C0 l, K! V) t& h; r+ e3）松脫狀態(tài)：第一組10分鐘后測量，第二組松脫7分鐘后測量，然后都放置3天后再次測量。
; B3 _" P- v6 O, f  r! Y4）裝配的產(chǎn)品相同，擰緊角度相同，潤滑狀態(tài)相同，采用高精度擰緊槍擰緊。
& M  n9 X( Z7 K1 f5 T; |5）采用意大利公司生產(chǎn)的螺栓，行業(yè)普遍采用。

- q2 s2 P  ^# E$ Y3 c/ c8 J* q1 V結(jié)果：
1）在擰緊狀態(tài)下，第一組和第二組的結(jié)果顯示有比較顯著的短暫松弛現(xiàn)象。在多次測量后，數(shù)值逐漸與Base Line接近。
2）在松脫狀態(tài)下，松弛現(xiàn)象不如擰緊狀態(tài)下顯著。
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1 t, @8 q7 F) |2 L8 X問題：
3 L& F  a7 N) Q0 [1）松脫狀態(tài)下，第一組和第二組螺栓呈現(xiàn)兩個相反的松弛方向，第一組螺栓松弛后縮短了，第二組螺栓松弛后反而伸長了（不是其中一兩顆如此，所有都是同一個規(guī)律，排除測量的隨機因素）。
從機理上完全理解不了，不知道各位大蝦有沒有碰到過相關(guān)情況，或者提供一點理論方面的分析思路，非常感謝。

wo103838

你那圖片里字好像打錯了？

liuyong453

期待高手能給出合理的解釋

2266998

松弛是個正常問題，以前談螺栓的話題談過許多次了，我就玩螺栓，玩實驗機，
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為什么有些螺栓非常貴，就是因為松弛特性非常好，長期不松弛的，
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( b$ f* ]2 f% j" F這個跟材料的特性，特別是晶粒狀態(tài)有關(guān)系，國內(nèi)這些處理的不好，一般螺栓都沒有這個特性，你解決這些，必須自己從煉鋼開始自己玩，買的材料是不行的，

愛貓人士薛定諤

有個疑問，就是實驗條件是否有大的干擾？特別是溫度，
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蒼狼大地

2266998 發(fā)表于 2015-9-28 09:57
松弛是個正常問題，以前談螺栓的話題談過許多次了，我就玩螺栓，玩實驗機，

為什么有些螺栓非常貴，就是 ...

是的，之前聽您多次講螺栓松弛問題，所以在做測試過程中特別注意這個松弛現(xiàn)象，通過這次測試還有讀相關(guān)論文，對這個有了一點了解。感謝八爺。
0 [1 u9 U9 G' f2 u; e, a; k* @我這次碰到的是由于裝配引起的短期松弛，高速擰緊狀態(tài)下材料沒有足夠時間流動和塑性變形，而在擰緊結(jié)束后進一步塑性變形。這個松弛現(xiàn)象影響到最終的伸長量和夾緊力大小，所以我想通過這次學(xué)習(xí)給出一個多長時間以后才開始測試的指導(dǎo)意見。
$ Q2 p; f, y# t! q# ]+ r目前的使用中還沒有出現(xiàn)因為應(yīng)力松弛、高溫蠕變引起的長期松弛失效，所以暫時還沒有機會研究長期松弛。
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蒼狼大地

愛貓人士薛定諤 發(fā)表于 2015-9-28 11:48
有個疑問，就是實驗條件是否有大的干擾？特別是溫度，

# F6 H4 m: w& X6 i$ ^5 p% Y5 N嗯?？紤]了一下，有這個可能性。
第一組松脫狀態(tài)是在下午兩點測試，復(fù)測在三天后的上午十點。第二組在上午十點測試，復(fù)測在三天后的上午十點。
* c/ L- F6 s+ V  g5 K7 S$ a# Z# R: c因為在同一個實驗室測試，之前想當然認為溫差很小。但計算后發(fā)現(xiàn)，5℃溫差可能引起0.00132mm的變形差異，由于松弛前和松弛后之間的差值本身就很小，影響還是比較顯著的。而溫度引起的誤差、裝配引起的裝配松弛和測量帶來的誤差疊加，所以誤差進一步放大。
( ?$ \; W( q* V* ~0 q1 i但還有個問題沒有搞懂：從測量時間來看，第二組都是十點鐘測量，假定溫差很小，則第二組數(shù)據(jù)更加可靠。但第二組數(shù)據(jù)剛松脫時螺栓短，隨著松弛時間變長，螺栓伸長。從直觀上理解：螺栓在夾緊狀態(tài)時伸長的，晶格間距拉大；在剛松脫時，螺栓晶格間距依舊有部分處于拉長狀態(tài)，隨著松弛進一步進行，晶格間距逐漸減小，螺栓長度縮短。測試數(shù)據(jù)和直觀上的理解有出入，不知道應(yīng)該怎么理解這個問題。
非常感謝你提供的思路。謝謝。

良生

有點疑問：松弛前后，也就相差1個絲左右，大俠怎么測量，要知道螺栓頭、尾端都是粗糙面，每次測量本身就不準。另外，橫坐標是第幾次測量值嗎，有的十幾有的又二十多，有的松弛前后數(shù)據(jù)點數(shù)量還不一致。

蒼狼大地

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良生 發(fā)表于 2015-9-28 12:46
( f3 S. v2 G, l. Q7 {有點疑問：松弛前后，也就相差1個絲左右，大俠怎么測量，要知道螺栓頭、尾端都是粗糙面，每次測量本身就不準 ...

3 d/ }9 }  Y+ q/ z: x! _: N在螺栓上加工錐形孔，差不多120°左右的孔，然后測試的儀器采用高精度千分尺測量，球頭用于找位置（晚上回去后上圖）。如果錐形孔加工質(zhì)量夠好的話，單次測量之間的誤差可以控制在3μm以內(nèi)（看上面松弛穩(wěn)定以后的誤差時很小的）。
是的，橫坐標是第幾次測量，第一組剛開始測量數(shù)據(jù)較多，因為發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)波動比較大，所以聯(lián)想到可能是八爺說的松弛現(xiàn)象，（當時還是有點小激動，呵呵），然后后面設(shè)計了第二組試驗來驗證想法。第二組試驗，因為時間有限，所以只測試了十組數(shù)據(jù)。
謝謝參與。
8 W, }  j6 ?% Y$ ]" Y! L

zerowing

感謝大俠抬愛惦記。說松弛，只敢作為學(xué)生討論幾句。
對松弛的認識和理解，目前還比較淺顯，說說個人理解好了，對不對，大俠斟酌斧正。
6 M) H8 _/ I4 _3 e9 k# Q6 m" `松弛是一種廣義的蠕變，根本上也是由金屬內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的缺陷和鍵能導(dǎo)致的。
4 @  ^4 v( w+ J個人理解，松弛，一種是基于缺陷的鍵錯位，這種松弛是永久性的，要解決起來只能從冶煉鍛制上控制基本晶粒問題。這個很難控制和預(yù)測。也許老米的大鋼廠有內(nèi)部理論吧。公開性的資料上還沒找到有建設(shè)的資料。
另一種是暫時性的類彈性晶格拉伸問題。個人理解，這種松弛是暫時性的，但是最終回復(fù)情況不確定?？赡墚斖饬Τ啡ブ螅@種拉伸狀態(tài)會回復(fù)，呈現(xiàn)松弛恢復(fù)，也可能出現(xiàn)亞穩(wěn)狀態(tài)，短時間保持一種晶格高勢狀態(tài)，并隨著時效作用，既可能出現(xiàn)恢復(fù)，也可能進一步松弛。

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