1、前言

　　國(guó)外自上世紀(jì)50年代就開始在飛機(jī)上大量使用鈦緊固件，國(guó)內(nèi)使用得較晚，在發(fā)展第三代飛機(jī)時(shí)，才開始大量使用鈦合金緊固件，目前，已在一些先進(jìn)型號(hào)上得到www.t0917.com了廣泛使用。眾所周知，對(duì)鈦合金緊固件強(qiáng)度和疲勞壽命要求都較高，因此它們大都采用公差帶為4h6h的MJ螺紋。

　　就鈦合金緊固件的螺紋大徑而言，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行有兩種標(biāo)準(zhǔn)，一種是飽滿螺紋牙型的，另外一種是截短牙型的，目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)采用的都是前者，而國(guó)外則是后者，但是這兩種標(biāo)準(zhǔn)在加工中所產(chǎn)生的效果卻是不一樣的。

　　鈦合金材料屬難加工材料，導(dǎo)熱性差，易www.t0917.com與工具發(fā)生粘連，存在著較強(qiáng)的缺口敏感性，在滾壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的加工硬化。在實(shí)際生產(chǎn)中，飽滿牙型的滾壓存在一系列問(wèn)題。其一，飽滿牙型在滾壓中將兩個(gè)滾絲輪間的間隙擠滿后，滾絲輪如再繼續(xù)滾壓，毛坯材料無(wú)處可流動(dòng)，只能在滾絲輪間來(lái)回地被擠壓，結(jié)果使螺紋產(chǎn)生了較高的表面硬化，當(dāng)硬化超過(guò)了材料的抗拉極限時(shí)就產(chǎn)生了裂紋，如圖1所示，螺紋牙側(cè)、牙底硬化最嚴(yán)重，因此產(chǎn)生裂紋；其二，飽滿擠壓時(shí)，參與滾壓的滾絲輪的每一個(gè)齒都同樣受著較強(qiáng)的循環(huán)載荷的影響，滾壓的能量也作用于滾絲輪，使其壽命嚴(yán)重下降，在實(shí)際生產(chǎn)中，每副滾絲輪只能滾壓3000-5000件鈦螺栓，就產(chǎn)生了牙頂碎裂現(xiàn)象，滾絲輪就無(wú)法再繼續(xù)使用，成本極其昂貴，另外，滾絲輪牙頂碎裂的產(chǎn)生有個(gè)形成過(guò)程，使生產(chǎn)者無(wú)法判定滾壓螺紋的合格性，即何時(shí)滾壓的是合格的，何時(shí)滾壓的是不合格；其三，在滾壓形成螺紋的過(guò)程中兩側(cè)上升最快，勢(shì)必當(dāng)螺紋滾滿時(shí)在牙頂產(chǎn)生一個(gè)折疊，探傷時(shí)螺紋牙頂有熒光顯示痕跡，為了判定最大缺陷深度，還需采用解剖方法才能判定該處的缺陷是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)；其四，現(xiàn)代緊固件連接接頭都具有較高的疲勞壽命，對(duì)于螺栓孔都具有較高的精度要求，在安裝過(guò)程中不允許產(chǎn)生孔壁損傷，而較尖的螺紋牙頂極易損傷孔壁。總之，飽滿螺紋牙型給生產(chǎn)帶來(lái)了極大麻煩，不但會(huì)增加裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)，使零件疲勞壽命降低，還降低了滾絲輪使用壽命，再者給檢測(cè)帶來(lái)不必要的麻煩，也容易產(chǎn)生孔壁的損傷，因此對(duì)鈦合金緊固件螺紋大徑進(jìn)行修正勢(shì)在必行。

　　在國(guó)外，如美國(guó)所有鈦高鎖螺栓、最新的鈦螺栓標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)螺紋大徑進(jìn)行了修正，將螺紋大徑尺寸下移，螺紋都采用了不飽滿牙型。螺紋的受力主要在螺紋中徑附近，螺紋大徑的下移估計(jì)不會(huì)對(duì)螺栓的機(jī)械性能產(chǎn)生影響，筆者為了證實(shí)這一觀點(diǎn)，為我國(guó)鈦合金緊固件螺紋大徑的修正提供依據(jù)，對(duì)兩種有代表性的HB6563.6、HB6563.10六角頭鈦螺栓不同螺紋大徑的機(jī)械性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。兩種螺栓分別采用3種大徑尺寸；機(jī)械性能驗(yàn)證包括抗拉、疲勞、應(yīng)力持久試驗(yàn)研究。下面介紹我們的試驗(yàn)驗(yàn)證情況。

　　2、設(shè)想的鈦合金緊固件螺紋大徑的修正尺寸

　　國(guó)外很多鈦合金緊固件標(biāo)準(zhǔn)中都采用了修正的螺紋大徑，為了與桿徑尺寸D進(jìn)行區(qū)別，螺紋大徑尺寸標(biāo)注為TD。Voi—shan公司、VSI SCREWCORP公司、波音公司、原麥道公司等公司www.t0917.com航空緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)中，眾多鈦合金緊固件如鈦高鎖螺栓、MD銷釘、鈦螺栓等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)諸如HL10-HL13(高鎖螺栓)、HLT10-HLT13(抗疲勞高鎖螺栓)、NAS4304～4316(100。沉頭長(zhǎng)螺紋鈦螺栓)、NAS6403～6420(六角頭鈦螺栓)、NAS7303～ 7316(100。十字槽鈦螺栓)標(biāo)準(zhǔn)鈦螺栓，也包括短螺紋鈦螺栓，甚至是合金鋼、A286等材料制具有與上述相同尺寸的緊固件，都采用了修正螺紋大徑的螺紋標(biāo)準(zhǔn)。

　　我們?cè)O(shè)想的國(guó)內(nèi)鈦螺栓、鈦高鎖螺檢螺紋大徑尺寸的修正，主要根據(jù)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的下移量，再考慮國(guó)內(nèi)加工的實(shí)際情況，即上限放大范圍，下限與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)下移量一致的方法進(jìn)行修正，擬修正的螺紋大徑尺寸。

　　3、試驗(yàn)件的規(guī)格

　　螺紋大徑的修正只可能對(duì)抗拉、疲勞性能、應(yīng)力持久性能有影響，故對(duì)螺紋最大受力情況進(jìn)行試驗(yàn)，即采用六角頭鈦螺栓進(jìn)行試驗(yàn)，而不是采用鈦高鎖螺栓進(jìn)行試驗(yàn)，因?yàn)楦哝i螺栓都是剪切頭型的，螺紋不是最薄弱部位。試驗(yàn)件是HB6563 MJ6×28、MJ10×40規(guī)格的六角頭鈦螺栓。

　　4、滾壓試驗(yàn)、性能試驗(yàn)與試驗(yàn)結(jié)果分析

　　滾壓試驗(yàn)是對(duì)修正螺紋用滾絲輪進(jìn)行壽命試驗(yàn)，而性能試驗(yàn)是檢測(cè)螺紋修正后對(duì)其機(jī)械性能的影響。

　　4.1螺紋滾壓試驗(yàn)

　　采用與滾壓鈦合金緊固件一樣的滾絲輪滾壓GH2132材料的不飽滿螺紋，GH2132材料與鈦合金具有相同的強(qiáng)度，性質(zhì)類似，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，滾絲輪壽命可達(dá)到滾制3萬(wàn)件～5萬(wàn)件而不損壞，使用壽命是滾壓鈦合金飽滿螺紋的10倍，說(shuō)明滾壓不飽滿螺紋可改善滾絲輪滾壓時(shí)的受力狀況，大大提高滾輪的使用壽命。

　　4.2機(jī)械性能試驗(yàn)

　　分別對(duì)3種不同螺紋大徑尺寸的6mm、10mmHB6563鈦螺栓進(jìn)行了抗拉、疲勞、應(yīng)力持久試驗(yàn)。

　　4.3試驗(yàn)結(jié)果分析

　　從抗拉性能來(lái)看，所進(jìn)行的6mm、lOmm六角頭鈦螺栓3組試驗(yàn)全都滿足試驗(yàn)要求，也沒(méi)有看出抗拉性能有下降的趨勢(shì)，也就是說(shuō)修正螺紋大徑不影響螺栓抗拉載荷。從疲勞性能看，大徑的修正對(duì)螺栓疲勞也沒(méi)有多少影響。

　　5、結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)不飽滿螺紋的滾壓試驗(yàn)及不同螺紋大徑尺寸的鈦合金緊固件的機(jī)械性能試驗(yàn)表明：1)修正鈦合金緊固件的螺紋大徑可大大提高滾絲輪的使用壽命；2)修正螺紋大徑其抗拉強(qiáng)度、疲勞、應(yīng)力持久性能沒(méi)有降低。

　　修正螺紋大徑可以有很多好處：1)降低螺紋滾壓過(guò)程中產(chǎn)生微裂紋的可能，提高了緊固件的疲勞壽命；2)可以提高滾壓工具的疲勞壽命；3)由于螺紋牙頂無(wú)折疊產(chǎn)生，避免了缺陷檢測(cè)時(shí)熒光帶來(lái)的麻煩；4)有利于緊固件在高精度孔中的安裝，不損傷結(jié)構(gòu)孔。