輕量化車輛的鈦合金螺栓預緊和潤滑分析

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輕量化車輛的鈦合金螺栓預緊和潤滑分析

對于車輛上大量使用的螺栓來說，由于鈦合金材料的剛度和尺寸之間存在一定的相關性，因此難以簡單實現鈦合金螺栓直接替換鋼質螺栓。而摩擦因數是螺栓聯接設計中的一個關鍵參數，當采用鈦合金螺栓緊固時，其值相比鋼質螺栓會發生急劇變化。美國能源部依據國際ISO 16047標準分別設計了鈦合金（TI-6AL-4V）材質的內六角頭螺釘、鋁合金（EN AW-7075-T6）材質的襯套和鋼質螺母（ISO 4032）。設計了一系列的預緊測試方案，具體方法是采取重復預緊和松開螺栓20次，模擬對該部件維修操作過程。通過收集在3種不同潤滑條件（干燥、聚四氟乙烯添加油和陶瓷膏）下鈦合金螺栓的摩擦磨損數據，以及采用方差分析和P值檢驗方法統計出不同潤滑條件下鈦合金螺栓的摩擦因數和扭矩系數，分析了鈦合金螺栓在緊固過程中的摩擦特性。從研究結果中可知，鈦合金螺栓在任何情況下均需要潤滑，特別是加上鋁質襯套。兩種測試潤滑劑均起到良好的潤滑效果，在螺栓整個反復擰緊和松開過程中，陶瓷膏對螺栓的螺紋和頭部下表面潤滑效果最好。通過深入研究，獲得了鈦合金螺栓在一定的接觸壓力和短時滑動速度下的局部摩擦規律，用于指導鈦螺合金栓聯接設計，以及作用在螺栓頭的預加載力和不同潤滑類型應用。

刊名：Tribology International（英）

刊期：2012年第55期

作者：Dario Croccolo et al

編譯：吳濤