基于TC4緊固件在不同頭型下扭矩與預(yù)緊力關(guān)系研究

高學(xué)敏，程全士，米保衛(wèi)，馮德榮，袁 浩

（1.河南航天精工制造有限公司，信陽(yáng) 464000；2.航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，西安 710072）

在航空航天領(lǐng)域，緊固件“數(shù)以萬(wàn)計(jì)、類以群分、連結(jié)構(gòu)、接系統(tǒng)”，鑄就型號(hào)的鋼筋鐵骨，保障了型號(hào)的質(zhì)量可靠性[1]。緊固件安裝與裝配過(guò)程中，經(jīng)常根據(jù)其使用部位、使用環(huán)境、使用載荷、使用壽命等不同要求而選擇不同安裝方法，包括扭矩法、扭矩轉(zhuǎn)角控制法、屈服點(diǎn)控制法等。目前，扭矩法仍是目前較常見(jiàn)的一種控制方法，即擰緊螺栓至設(shè)定的扭矩后，擰緊控制機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，通過(guò)控制裝配擰緊扭矩的方法來(lái)間接地實(shí)施預(yù)緊力控制。預(yù)緊力是安裝質(zhì)量的表現(xiàn)形式，在進(jìn)行飛行器部件連接設(shè)計(jì)時(shí)，必須掌握擰緊力矩與預(yù)緊力的匹配關(guān)系[2]。

螺紋聯(lián)接副的擰緊力矩與預(yù)緊力之間的關(guān)系包括摩擦系數(shù)、扭矩系數(shù)等，通常應(yīng)用于螺紋緊固件的綜合質(zhì)量鑒定、表面處理、表面涂層質(zhì)量評(píng)定以及確定具體工況下裝配工藝參數(shù)等[3]。由于工況條件復(fù)雜，受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、螺紋精度、表面涂層、潤(rùn)滑狀態(tài)等諸多因素影響，擰緊力矩標(biāo)準(zhǔn)制定的難度較大[5-10]。

本文分析了航空某型號(hào)用緊固件扭矩與預(yù)緊力的測(cè)試原理，以MJ8×1規(guī)格鈦合金緊固件為研究對(duì)象，著重研究了鈦合金緊固件在不同頭型條件下扭矩與預(yù)緊力的關(guān)系，以及安裝次數(shù)與扭拉系數(shù)變化規(guī)律，通過(guò)螺紋緊固分析系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測(cè)，對(duì)最終使用的安裝力矩技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了表征。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)采用的螺栓材料為國(guó)產(chǎn)鈦合金TC4，規(guī)格為MJ8×1,頭型采用六角頭螺栓、圓柱頭螺栓、扁圓頭螺栓，如圖1所示。……