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兹懋(Zmart)是德国Kistler Remscheid (原Schatz)、德国AFS先进连接技术研究所驻中国全权代表机构,由兹韦克中国出资设立,具有德资企业背景,总部设立于上海,与华测检测在上海设有紧固连接技术共建实验室。

智慧紧固

致力于引进先进的紧固装配设计、测试验证技术,助力中国智能设计、 制造。 专业提供紧固连接全寿命周期的软、硬件产品及服务。

智慧光学

兹懋智能光学尺寸测量扎根于为紧固件、带钢、螺纹钢、圆钢提供整体解决方案,螺纹钢作为工业基础,民生基调,全自动智能光学钢筋检测系统突破传统检测,为高精尖智能制造夯实基础​。

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摩擦系数试验机

螺栓和螺母在安装过程中的质量特性对于螺栓连接的质量具有直接影响。功能测试是用于组装过程的最重要的分析方法。它确定紧固零件的机械特性和功能,从而保证其质量。同时确定摩擦系数、预紧力和扭矩。并在这个过程中遵守国际标准,以及尽可能真实地模拟使用条件。

模拟装配试验系统

在装配试验中要求所得到的试验结果必须没有任何"伪证据”-特别的是:如果所需试验部件上的紧固件,其位置就是实际安装条件,这种试验具有想当的挑战性。

横向振动试验台

横向振动测试试验台配有可调节振幅的驱动装置,用于横向载荷的力值传感器,高精度位移传感器以及可根据螺栓尺寸更换的测量夹紧力和螺纹摩擦力的传感器。 振动试验时将试验产品按照实际施工工艺安装到试验台上,通过Kistler软件设定试验条件,如试验频率、振幅。试验系统将实时监测并记录您所关心的夹紧力的衰减、横向推力大小、螺纹扭矩等数据。 横向振动测试过程中的振幅和频率等信息由测量和控制单元来控制。

螺纹装配工具测试系统

为了在现代化的工业生产过程中实现可靠的螺栓连接,可靠的拧紧枪是至关重要的。不仅必须在组装前对拧紧枪进行标定和认证,而且在组装过程中也必须反复检测。目的是保证连续高性能,以便实现最佳的组装效果和满足既定的标准。

超声轴力测试分析系统

不同于普通超声设备,Kistler 超声波轴力分析测试系统 可以对拧紧全过程进行数字采集 对螺栓进行短期或长期轴力监控 配合Kistler拧紧设备使用德国专业紧固件分析测试软件TestXpert ®进行和过程分析

智慧紧固扳手

无论是软连接拧紧点,还是硬连接拧紧点,我们在完成拧紧过程后,扭矩都是出现不同程度的衰减,如何找到残余扭矩&如何找到残余轴力成为了每个拧紧工艺工程师迫切希望解决的问题。 检测残余扭矩值需要有好的工具,才能保证检测结果的可靠性和重复性。 KISTLER的新一代智能扳手 Inspector具备完善的残余扭矩测试功能 内置了多种不同的测试方式可以根据客户需求自定义检测模式。

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Imess

Imess 是一家独立的激光和光学相机检测设备的制造商,自1998年以来Imess团队解决了光学质量保证方面的苛刻的检测任务,并开发了创新的检测技术,以支持您的生产线实现高效高产和高质量质量的水平。

ECM全自动螺栓尺寸测量仪

源自德国,为不同行业紧固件外形尺寸测量而开发的全自动光学螺栓尺寸测量仪。此设备的能够自动测量螺钉,螺栓等回转体样件的几何形状。无论放置于现场或是实验室,该设备都能大幅集成常规测量手段,提高测量效率。测量大数据的便捷管理模式将成为紧固件企业质量飞跃的可靠选择。

全自动钢筋形貌尺寸测量仪

兹懋智能光学尺寸测量扎根于为紧固件、带钢、螺纹钢、圆钢提供整体解决方案,螺纹钢作为工业基础,民生基调,全自动智能光学钢筋检测系统突破传统检测,为高精尖智能制造夯实基础. 突破传统的手工离线测量,多种量具切换,且数据得不到有效保存和追溯等测量过程的痛点,打造全新智能光学检测的新场景。 全自动智能光学钢筋尺寸检测系统(RM)能够通过内置丰富钢筋检测标准对各类型的带肋钢筋的横肋纵肋,宽度,高度等尺寸在多场景下进行精密且快速的测量,开发的数据接口可以使测试数据进行多方式的共享和导出
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知识分享 | 螺栓装配预紧力对疲劳寿命有何影响?


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发布时间:2023-11-22 16:22

在机械构件连接中,广泛采用了螺纹零件的连接,但在使用中涉及的问题很多,其中之一是螺纹零件的疲劳破坏。目前,螺纹零件的损坏大部分是由于疲劳引起的。因此在机械工业中,这是一个需要尽快解决和研究的问题。

螺纹连接件的疲劳极限
所谓疲劳极限,就是在无限次的交变载荷作用下,连接件没有受到破坏时的应力振幅的上限。测定疲劳极限的方法,一般是将应力振幅逐次变化来进行疲劳试验的。以应力振幅为纵坐标,交变循环次数为横坐标,根据试验结果绘出S一N曲线,见图1。
 

图1:S一N曲线

 

在一般情况下,疲劳极限是随平均应力变化的。但是,从日本学者汉培尔、雅可索夫、大龙等人的试验螺纹零件的结果来看,与平均应力的大小并没有一定的关系,也就是说螺栓本身进行疲劳试验研究的情况下,平均应力大小对螺栓疲劳寿命基本不构成影响,螺栓疲劳寿命仅仅受到应力幅值大小的影响。见图2。
 


图2:螺栓疲劳寿命受到应力幅值大小的影响

这表明,螺栓的疲劳破坏与紧固力的大小没有关系,只是与作用于螺纹连接件的外力所产生的交变内应力振幅的大小有关。

螺栓预紧力与疲劳强度的关系?

上述螺栓本身进行疲劳研究结果表明疲劳寿命与平均应力没有关系,但是,这与实际生产生活中的实际表现有出入,具体是什么原因呢?


在拧紧螺栓、螺母时所产生的紧固力,按理说不应影响疲劳极限,但实际上装配后螺栓的疲劳寿命是受到紧固力影响的。如当螺栓、螺母松动时,紧固力为零,而此时的交变外力仍然作用在螺栓上,这是很危险的。在紧固力比较小的情况下,被紧固零件的弹性系数不是成直线关系,而变成了曲线关系。

因此,紧固力较小时的螺栓内力Ft’,要比紧固力较大时的内力Ft大。就是说,即使在交变外力W.相同的情况下,螺栓的内力也会有差别。图3所示的就是在不同紧固力下外力Wa与内力Ft’和Ft的关系。另外,当紧固力超过了螺栓的屈服点时,弹性系数将发生变化,尽管有交变外力Wa的作用,螺栓内力Ft’也不会有更大的增加,见图4。
 

图3:在不同紧固力下外力Wa与内力Ft’和Ft的关系

图4:紧固力超过了螺栓的屈服点时,弹性系数将发生变化


弯曲应力作用下疲劳性能会大大降低

如果螺栓装配后存在完全应力,如弯曲的角度超过2°就会大大降低螺栓连接的疲劳寿命。

弯曲应力作用下的疲劳极限减少率,见图5。从图5可以看到被紧固零件平行度较差的情况下,疲劳极限就要严重下降。图中的纵坐标为有弯曲力矩的疲劳极限与没有弯曲力矩时的疲劳极限比值。
 

图5:弯曲应力作用下的疲劳极限减少率

螺栓计算软件疲劳寿命数据库

Zmart兹懋的螺栓计算软件中有各种常见材料的疲劳寿命经验值,而不仅仅包含钢制螺栓(VDI 2230标准中给出的疲劳寿命公式)的疲劳寿命。如轻量化连接中AL9铝螺栓的疲劳寿命为15.3MPa。
 

图6:轻量化连接中AL9铝螺栓的疲劳寿命为15.3MPa

如TiAl6V4钛合金螺栓疲劳寿命为25.5MPa。

 

图7:轻量化连接中AL9铝螺栓的疲劳寿命为15.3MPa

在螺栓计算中,如果没有实测的螺栓疲劳寿命,可以参考软件的默认经验值进行校核,能够确保螺栓连接疲劳强度满足要求。

 

兹懋Zmart资深技术


有关螺栓疲劳相关问题,或对Zmart兹懋螺栓计算软件感兴趣可以扫码添加兹懋Zmart资深技术专家的企微交流或申请软件试用。

对一些不常见螺栓材料,且在VDI 2230标准中也没有给出螺栓的疲劳强度兹懋整理出一个材料对照螺栓疲劳强度的表单,供螺栓连接计算分析时参考。同样可以扫上面二维码索取。

 

关于兹懋Zmart   
兹懋(Zmart)致力于引进德国智慧紧固科技,为中国用户提供安全可靠的紧固连接技术。公司可提供紧固件正向设计、复杂仿真、试验验证的一站式全寿命周期解决方案,紧固连接测试和拧紧工具校准测试设备,实验室建设服务。兹懋与华测检测(CTI)在上海设有紧固连接技术全球领先的紧固连接样板实验中心,并与德国合作设立中德连接技术学院 ,提供德国紧固件专业工程培训6大核心课程。