不銹鋼緊固件咬牙機理分析和預防方法研究

周力民，王一炎，姚 寧

（常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州213025）

不銹鋼緊固件咬牙機理分析和預防方法研究

周力民，王一炎，姚 寧

（常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州213025）

不銹鋼緊固件在各個行業中得到廣泛應用。但不銹鋼緊固件在使用過程中卻時常會發生咬牙現象，發生咬牙后處理起來比較麻煩，且造成的損失比不銹鋼緊固件本身價值要大很多。本文分析了不銹鋼緊固件咬牙機理，并根據機理，通過實驗研究了幾種預防咬牙問題的方法，為解決不銹鋼緊固件咬牙問題提供了解決方案。

不銹鋼緊固件；咬牙；機理；方法

機械零件在設計聯接時有很多方法，這些聯接技術包括焊接、鉚接和緊固件聯接。目前，人們使用最普遍的聯接技術是緊固件聯接[1]。緊固件是用于緊固聯接且應用極為廣泛的一類機械零件。在各種機械設備、車輛、儀器儀表和日用品中隨處可見[2]。其中不銹鋼緊固件以其耐腐蝕的優點、高質量的外觀和形象[3]，在各個行業中得到廣泛應用。但不銹鋼緊固件在使用過程中卻時常會發生咬牙現象，又稱“鎖死”，鎖死常會發生在不銹鋼、鋁合金及鈦合金制的緊固件上[4]，處理起來比較麻煩，通常需要將螺釘截斷或者將螺母破除，既浪費了人力也影響了生產裝配效率，造成不必要的損失。因此如何預防不銹鋼緊固件咬牙問題，是一件有必要且有意義的事情。本文主要從分析不銹鋼緊固件的咬牙機理入手，通過實驗研究了幾種預防咬牙問題的方法。

1 不銹鋼緊固件咬牙機理分析

緊固件使用者經常會遇到不銹鋼緊固件有時會有鎖死的問題，而在使用碳鋼緊固件時并不常發生類似現象。這是因為不銹鋼與碳鋼具有本質上的差別，不銹鋼具有較好的延展性，但其硬度與碳鋼有一定的差距。奧氏體不銹鋼牌號316頭標A4-80的硬度實際上只能達到相當于碳鋼硬度等級的8.8級。然而，這種說法只能說是對了一半[4]，這僅是不銹鋼緊固件發生咬牙問題的內部原因。

不銹鋼是指具有抵抗大氣、酸、堿和鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。通常所說的“不銹”是指其抗腐蝕性能，可歸因于在氧化的環境中，形成一層氧化鉻表面膜，這薄膜具有不溶解、能自行恢復和無氣孔的特點[5]。當不銹鋼緊固件被旋緊時，牙紋間會產生一定的壓力與熱力，有可能破壞這層氧化鉻表面膜，從而使得金屬牙紋之間會直接接觸，發生阻塞、剪切進而黏著到一起的現象。當再進一步進行旋緊操作，黏著現象持續發生時，會形成惡性循環，最終使得不銹鋼緊固件會完全鎖死到一起，無法再進行旋緊或者拆卸。產生咬牙現象的外部原因可歸結為如下主要幾點：

（1）沒有正確選擇產品。在使用前應先確認產品的機械性能是否能滿足使用需求（如螺絲的抗拉強度和螺帽的安全負荷）。另外，螺絲的長度選擇應恰當，以旋緊后漏出螺帽一到兩個牙距為準；

（2）牙紋粗糙或有異物沾粘，如有焊點及其他金屬屑夾雜在牙紋間，常會導致鎖死；

（3）用力太過或上鎖速度過快。應盡可能選用扭力扳手或套筒扳手，避免使用活動扳手或電動扳手。因為電動扳手常導致上鎖速度過快，溫度急速上升而鎖死；

（4）施力方向角度錯誤。螺帽必須垂直于螺絲的軸線進行旋合，切勿傾斜；

（5）未使用墊圈。墊圈/擋圈的使用能有效防止上鎖過緊的問題[4]。

2 不銹鋼緊固件咬牙預防方法研究

從上述不銹鋼緊固件的咬牙機理分析可知，除自身材質相對較軟的原因外，主要是由于螺紋間產生過大的壓力或者熱力破壞了表面氧化膜，牙紋金屬材質直接接觸而導致的。因而從牙紋表面保護入手，通過實驗手段，研究了以下幾種預防方法：

（1）達克羅涂覆

達克羅技術是一種全新的金屬防銹處理技術。由于他具有特殊的膜層結構，優異的耐蝕性，無氫脆、無環境污染等特點，因而迅速推向世界[6]。達克羅主要有以下幾方面特性[7-8]：高抗腐蝕性、無氫脆、無污染和公害以及良好的耐熱性，在250℃高溫環境下，涂層外觀和耐蝕性不受影響，可以連續長期使用。

為了進一步驗證達克羅涂覆對不銹鋼緊固件咬牙問題的預防效果，準備了10組螺栓直徑為M6的不銹鋼緊固件（材質均為0Cr18Ni9），對其中的5組緊固件進行達克羅涂覆處理，另外5組不做處理，將力矩扳手的力矩值調整到8 N·m，在鋼板上面進行3次反復擰緊、旋松對比試驗，如圖1所示。

圖1 達克羅涂覆對比試驗

由表1達克羅涂覆對比實驗結果可知，經過達克羅涂覆處理的不銹鋼緊固件，預防咬牙的效果比較明顯。

表1 達克羅涂覆對比實驗結果

（2）樂泰膠螺紋涂抹

樂泰膠N-7000是一種抗咬合劑銀色膠，不含有金屬成分，用于高溫金屬環境，保護1 093℃以下高溫卡塞與磨損的嚙合金屬部件[9]。

使用前需要將膠攪拌均勻，然后使用毛刷均勻的涂抹在不銹鋼緊固件的螺紋上，如圖2所示。為了進一步驗證其預防咬牙效果，同樣準備了10組螺栓直徑為M6的不銹鋼緊固件（材質均為0Cr18Ni9），對其中的5組緊固件進行樂泰膠螺紋涂抹處理，另外5組不做處理，將力矩扳手的力矩值調整到8 N·m，在鋼板上面進行3次反復擰緊、旋松對比試驗。

圖2 樂泰膠螺紋涂抹

由表2樂泰膠螺紋涂抹對比試驗結果可知，經過樂泰膠螺紋涂抹處理的不銹鋼緊固件，預防咬牙的效果比較明顯。

表2 樂泰膠螺紋涂抹對比試驗結果

（3）鐵氟龍澆淋

鐵氟龍又稱聚四氟乙烯，俗稱“塑料王”，具有耐高溫的特點，短時間可耐高溫到300℃，一般在240℃～260℃之間可連續使用，具有顯著的熱穩定性。它的摩擦因數極低，其摩擦因數在溫度320℃以內僅為0.05，比石墨的摩擦因數0.07還要小[10]。在高負載下，具有優良的耐磨性能，在一定的負載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優點。

根據上述鐵氟龍材料的特點，在不銹鋼緊固件上進行鐵氟龍澆淋涂覆，可以有效改善不銹鋼緊固件的咬牙問題。準備了10組螺栓直徑為M6的不銹鋼緊固件（材質均為0Cr18Ni9），對其中的5組緊固件進行鐵氟龍澆淋處理，如圖3所示，另外5組不做處理，將力矩扳手的力矩值調整到8 N·m，在鋼板上面進行3次反復擰緊、旋松對比試驗。

圖3 鐵氟龍澆淋涂覆

由表3鐵氟龍澆淋涂覆對比試驗結果可知，經過鐵氟龍澆淋處理的不銹鋼緊固件，預防咬牙的效果也是比較明顯的。

表3 鐵氟龍澆淋涂覆對比試驗結果

3 結束語

通過對不銹鋼緊固件咬牙機理分析可知，使用前需了解不銹鋼制品的特性，遵循正確的操作手續。同時，有必要從牙紋表面保護入手，通過上述三組實驗結果對比分析可知，采用達克羅涂覆、樂泰膠螺紋涂抹、鐵氟龍澆淋這三種保護方法，可對不銹鋼緊固件的螺紋牙型進行有效的保護，避免螺紋金屬材質直接接觸產生過大的壓力或熱力，可有效地預防不銹鋼緊固件咬牙問題的發生。

[1]劉道春.探析緊固件聯接的結構設計及其運用（1）[J].農業機械，2015（16）：54-55.

[2]趙 霞.我國緊固件發展趨勢與前景淺析[J].機械工業標準化與質量，2012（12）：7-9.

[3]振 軍.正確認識不銹鋼緊固件[J].現代零部件，2005（Z1）：122-124.

[4]振 軍.不銹鋼緊固件常見問題解析[J].現代零部件，2004，04（15）：105-107.

[5]陳禮斌，高永春.不銹鋼技術及其發展[J].河北冶金，2011（3）：5-7.

[6]林 兵.國內達克羅技術的發展方向[J].電鍍與精飾，2003（06）：12-14.

[7]東建中.鋅鉻膜涂覆新工藝簡介[J].材料保護，2002，34（10）：55-56.

[8]喬素梅.納米片狀鋅粉制備工藝的研究[D].上海：華東理工大學，2012.

[9]顧國紅.漢高樂泰推出新型抗咬合劑[J].有色設備，2003（03）：44.

[10]楊欽鵬，湯皎寧，谷坤明.聚四氟乙烯減摩涂層的制備及性能研究[J].潤滑與密封，2008（03）：43.

The Mechanism Analysis for the Stainless Steel Fasteners Locked and the Prevention

ZHOU Li-min，WANG Yi-yan，YAO Ning
（NRElectric Power Electronics Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213025，China）

Stainless steel fasteners is widely used in various industries.But it often locked happens，it’s trouble to deal with this problem and it have a higher value than the stainless steel fasteners itself.This paper analysis the mechanism for the stainless steel fasteners locked and according to the mechanism.research some methods to prevent the stainless steel fasteners locked.

stainless steel fasteners；locke；mechanism；methods

TH131.3

A

1672-545X（2017）10-0129-03

2017-07-14

周力民（1987-），男，吉林通化人，助理工程師，學士，從事電力設備產品結構與工藝研究。