特殊螺丝是汽车、内燃机等众多机械行业装配作业中广泛采用的零件。连杆的大端的紧固螺栓是柴油机重要的连接件，发动机连杆特殊螺丝不但要承受很大的扭力和拉力，而且在气缸的压缩和爆发行程中，还要受到每分钟上千次交变应力的冲击。由于连杆自身的运动和受力比较复杂，导致螺丝的损坏时有发生，人为的装配和使用不当是特殊螺丝损坏的重要因素。如果不正确使用，就容易使其松动、断裂。一旦特殊螺丝发生断裂性事故，将可能导致烧瓦抱轴或捣烂机体的严重事故，其后果不堪设想。
一、连杆特殊螺丝的加工工艺、技术要求及提高疲劳强度措施 1. 连杆特殊螺丝的加工工艺 特殊螺栓是发动机上的一种重要紧固连接件。工作时它要承受冲击性的周期交变拉应力和装配预应力的作用。发动机运转中，它一旦破裂就会引起严重事故。因此，要求它具有足够的强度、冲击韧度和疲劳抗力。 在汽车制造业中选作连杆特殊螺丝的材料较多，如45钢、40Cr、40CrNi、40MnB钢等。发动机的连接杆特殊螺丝多采用屈服极限高和冲击韧性好的中碳合金钢或铬镍钼合金钢，如35CrMo、42Mn2V、40MnB和30Ni3Cr2Mo等。但综合比较各钢种的力学性能、工艺性能与经济性，经实践验明，40Cr钢能达到各项技术指标要求，是制作连杆特殊螺丝较为理想的材料。 连杆件一般加工工艺为：下料→模锻成形→正火→粗加工（切削）→调质→精加工。 连杆特殊螺丝通常选用40Cr钢经调质工艺处理即可满足使用要求。连杆螺丝加工工艺与连杆件加工工艺相仿。 2. 发动机特殊螺丝的技术要求 特殊螺丝调质处理硬度应达到39-44HRC，同一根螺栓上硬度差不大于3HRC个单位，索氏体级别1级； 连杆螺丝冷镦或锻打模压制成，其宏观组织应具有符合外形的纤维方向，不允许有割断流线和应力集中处存在； 杆身、螺纹部分和头部支承面不允许有毛刺、裂纹、伤痕、锈蚀等缺陷，但在保证螺纹能正常旋入的条件下，螺纹末端两牙允许有不完整螺纹存在； 连杆螺栓应经磁力探伤检测，控伤后作退磁处理；去除锐边、毛刺；表面发黑处理； 其余要求按JB/T8416-1996≤内燃机连杆特殊螺丝技术条件执行。螺栓的机械性能应不低于GB/T3098.1-2000≤紧固件机械 性能螺丝、螺钉和螺栓≥中规定的性能等级12.9级。 连杆螺丝结构在选 用中的主要问题 是疲劳强度。因此，要采取各种措施来提高其疲劳强度，并且避免螺栓受附加的应力。提高连杆螺栓疲劳强度的方法有很多，可采取如下措 施在制造和使用中多加注意和采用。 3. 提高特殊螺丝疲劳强度措施 减小特殊螺丝工作时的脉冲负荷，可以提高螺栓的疲劳强度。降低基本载荷系数就能减少螺栓的脉冲负荷。减小特殊螺丝的刚度和提高连杆大头的刚度，都可降低基本载荷 系数。降低连杆螺栓刚度的办法是减小螺栓光杆部份的直径和增加螺栓的长度。螺纹根部有应力集中，是螺栓的薄弱环节，从杆身和螺纹等强度考虑，这样做是合适。应该指出，从增大被连接件刚度，减少基本载荷系数，从而提高连杆螺栓的疲劳强度考虑，被连接件之间应避免采用软质垫片，更不充许采用弹簧垫圈。理论与实践都已证明，由于工作时螺栓主体材料发生的是拉伸变形，螺母主体材料发生的是压缩变形，结果导致螺纹各圈上的载荷分布不均匀。头几圈螺纹根部的应力比后面螺纹的应务要大得多。有资料表明，在所有断裂的螺栓中，约65%左右是在螺母支承面算起的第一、二圈螺纹处疲劳断裂。为了改善螺纹的载荷分布 ，方法之一是将螺纹的头圈切成10-15°的倒角。由于这几圈螺纹容易变形，便将一部分载荷转移到后面各圈的螺纹上去，使整个载荷分布 均匀。改善螺纹载荷分布的另一种方法是采用受拉螺母使螺母的变形方向与螺栓一致，螺纹各圈的载荷也就比较均匀。在截面变化出容易产生应力集中，造成疲劳断裂。因此，在截面变化处应取圆滑过渡。过渡圆弧的半径一般不应小于过渡外杆的0.2倍。细牙螺纹对螺杆的削弱程度小，应力集中的情况也比粗牙螺纹好，所以连杆螺栓一般都采用细牙螺纹。螺纹杆身及过渡圆 角的粗糙度，一般都在0.04-0.08um以下，螺纹也应抛光到0.04-0.08um. 对螺纹根部应进行滚压，使金属表面产生冷硬化层，并产生压应力。这样可以提高材料的机械性能以及缓和螺纹根部的拉伸应力集中，以改善螺栓的疲劳强度。 二、 连杆特殊螺丝螺栓损作、断裂的原因 连杆螺栓常见的损伤形式有螺栓断裂、螺纹部份损坏和屈服变形。 出现损伤的主要原因有以下六种。 1. 设计制造时钢材选用不当，强度过低或质量不佳（如有微细的裂纹等缺陷）； 加工精度和表面粗糙度太低；连杆螺栓头部与圆柱部分呈煎饺过渡，因而产生了应力集中。 2. 未按照螺栓的使用规定和力矩装配。修理人员在装配时拧紧力矩过大，超过了螺栓材料的屈服极限，使螺栓产生了永久性变形，在冲击载荷作用下因过度伸长而断裂。 3. 拧紧螺栓的力矩过小或未按照拧紧方法进行，使连杆大头处产生缝隙，或者连杆轴承与轴颈的事间隙过大，使螺栓承受冲击载荷超过承载能力而断裂或滑丝；清洁工作 差，致使螺栓与连杆支承结合面不垂直，使螺栓产生附加弯曲应力而断裂或螺纹滑丝；装配时螺母未装正造成配合不好而滑丝。 4. 装配时紧固得太紧，使其承受较大的预意大利和；装配时固定的不紧或由于开口切串出、折断使螺母松动，从而使连杆螺栓承受过大的冲击力； 连杆螺栓头、螺母与连杆的支承面接触不均匀，使连杆螺栓受力偏斜；装配时，一个连标上的两个螺栓紧固得不均匀，使其两侧受力不均匀。 5. 连杆螺栓在连杆孔中配合过松；由于长期使用造成连杆螺栓磨损严重或过度疲劳； 在使用、维修时产生刻痕、划伤等缺陷，使强度降低；连杆大头瓦隙过大或由于磨损使间隙增大，从而使连杆螺栓承受过大的冲击力； 连杆大头瓦过热使连杆螺栓因受热而伸长，可能承受较大的冲击力； 活塞卡住等原因使连杆螺栓承受过大的拉力。 6. 连杆螺栓的损坏往往出现在螺纹处，其原因是螺纹根部产生较大应力，应力集中时的长期作用，将加速疲劳现象的出现。 除此之外，螺栓材料、装配、加工、热处理等影响因素也不容忽视。影响疲劳极限的因素一般情况下有螺栓的公称尺寸愈大，疲劳极限愈低；高强度合金螺纹的疲劳极限比普通碳素钢高，但不显著。 螺栓的损坏虽与连杆运动所产生的工作应力，正应力（拉伸、弯曲）和剪应力及交变动载荷有关，但最主要的破坏应力是预紧应力所引起的正应力。在实际工作中，人为的装拆，配合，维护工作的不规范化行为较为常见，这也是造成构件损伤的重要人为因素。在机械设备中，不能完全排除由设计、加工等方面所引起的构件损伤问题 。虽然，构件的损伤和破坏的原因是多方面的，但人为因素占有比较大的比重。所以提高并强化操作者规范化管理水平，提高管理人员的业务素质，才能真正形成集约化管理生产方式。 螺丝厂www.screwone.com
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