請教一個螺栓短暫松弛的問題

蒼狼大地

4 b6 m! _# m1 k
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驗的大蝦，@2266998 @zerowing
~~~~~~~~~~~~分割線~~~~~~~~~~~~~~~~~~

) J* X; y& y' n0 f% @0 @) n3 }背景：
8 ^% j7 v0 ~4 w4 m6 s3 e產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，測量松脫狀態的螺栓長度，擰緊狀態長度-松脫狀態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。

試驗過程：
1 D6 z* ], ?/ W3 {$ N+ S1）在測試過程中，針對擰緊狀態和松脫狀態做了兩組對比試驗，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和松弛狀態測試20次，至少10次。
9 E& n0 O3 j) H0 L6 ?2）擰緊狀態：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。
3）松脫狀態：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。
4）裝配的產品相同，擰緊角度相同，潤滑狀態相同，采用高精度擰緊槍擰緊。
, i$ g9 ~+ b) c* U7 N( |& }; ^5）采用意大利公司生產的螺栓，行業普遍采用。

! P* S5 c8 m0 p0 q" r8 M' \0 G* n結果：
1）在擰緊狀態下，第一組和第二組的結果顯示有比較顯著的短暫松弛現象。在多次測量后，數值逐漸與Base Line接近。
& u% {( S1 v7 V2 P! B1 T9 [2）在松脫狀態下，松弛現象不如擰緊狀態下顯著。
0 v7 k; G( d: u4 n2 y; d
! k) q3 C) W" A9 G0 D問題：
1）松脫狀態下，第一組和第二組螺栓呈現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，所有都是同一個規律，排除測量的隨機因素）。
  [7 M3 E1 w" W. q+ V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，
! F  `; i, [) Z+ s  K3 a
8 k$ {6 @1 j! f) T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，
+ F+ W/ l/ A+ i% l- G2 S
" S5 j4 N8 G+ l: ~1 D6 F2 \這個跟材料的特性，特別是晶粒狀態有關系，國內這些處理的不好，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，

  S: u6 _9 F/ T; M% v1 p/ u+ z. C

蒼狼大地

2266998 發表于 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，
% L" X6 \8 m2 g6 \( Z8 Z
  n3 c6 t3 B+ g6 E8 F: r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象，通過這次測試還有讀相關論文，對這個有了一點了解。感謝八爺。
6 j4 X" R% t- K1 `+ X" R; s7 }我這次碰到的是由于裝配引起的短期松弛，高速擰緊狀態下材料沒有足夠時間流動和塑性變形，而在擰緊結束后進一步塑性變形。這個松弛現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習給出一個多長時間以后才開始測試的指導意見。
目前的使用中還沒有出現因為應力松弛、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。
8 a( r) i- q1 g2 n* r

蒼狼大地

愛貓人士薛定諤 發表于 2015-9-28 11:48
  Y% T/ q0 q$ o$ U& H0 d  M有個疑問，就是實驗條件是否有大的干擾？特別是溫度，

" T2 c+ v3 j/ [3 i嗯。考慮了一下，有這個可能性。
. i" `5 d$ o, h& {* ]' w, C  {4 C第一組松脫狀態是在下午兩點測試，復測在三天后的上午十點。第二組在上午十點測試，復測在三天后的上午十點。
因為在同一個實驗室測試，之前想當然認為溫差很小。但計算后發現，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。
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，則第二組數據更加可靠。但第二組數據剛松脫時螺栓短，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，隨著松弛進一步進行，晶格間距逐漸減小，螺栓長度縮短。測試數據和直觀上的理解有出入，不知道應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，有的松弛前后數據點數量還不一致。

蒼狼大地

2 Z8 A0 G! j5 T$ G" K  o% G2 P% s

良生 發表于 2015-9-28 12:46
3 {/ R: q' s4 _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 ...

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）。如果錐形孔加工質量夠好的話，單次測量之間的誤差可以控制在3μm以內（看上面松弛穩定以后的誤差時很小的）。
7 Y8 r7 g! Y: `' Y  {: A是的，橫坐標是第幾次測量，第一組剛開始測量數據較多，因為發現數據波動比較大，所以聯想到可能是八爺說的松弛現象，（當時還是有點小激動，呵呵），然后后面設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據。
謝謝參與。

zerowing

感謝大俠抬愛惦記。說松弛，只敢作為學生討論幾句。
: _- A/ v: Q) E) D6 a' `) ^8 x) A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。
松弛是一種廣義的蠕變，根本上也是由金屬內部分子結構的缺陷和鍵能導致的。
7 g4 T% T' @2 p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。這個很難控制和預測。也許老米的大鋼廠有內部理論吧。公開性的資料上還沒找到有建設的資料。
9 A, Q' G$ O5 z8 Q* S! V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，但是最終回復情況不確定。可能當外力撤去之后，這種拉伸狀態會回復，呈現松弛恢復，也可能出現亞穩狀態，短時間保持一種晶格高勢狀態，并隨著時效作用，既可能出現恢復，也可能進一步松弛。
; Z# ~) c7 N+ u/ c. G
* c  m  d, V; w- B7 L