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輕量化車輛的鈦合金螺栓預(yù)緊和潤(rùn)滑分析

對(duì)于車輛上大量使用的螺栓來(lái)說(shuō)，由于鈦合金材料的剛度和尺寸之間存在一定的相關(guān)性，因此難以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)鈦合金螺栓直接替換鋼質(zhì)螺栓。而摩擦因數(shù)是螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)采用鈦合金螺栓緊固時(shí)，其值相比鋼質(zhì)螺栓會(huì)發(fā)生急劇變化。美國(guó)能源部依據(jù)國(guó)際ISO 16047標(biāo)準(zhǔn)分別設(shè)計(jì)了鈦合金（TI-6AL-4V）材質(zhì)的內(nèi)六角頭螺釘、鋁合金（EN AW-7075-T6）材質(zhì)的襯套和鋼質(zhì)螺母（ISO 4032）。設(shè)計(jì)了一系列的預(yù)緊測(cè)試方案，具體方法是采取重復(fù)預(yù)緊和松開螺栓20次，模擬對(duì)該部件維修操作過(guò)程。通過(guò)收集在3種不同潤(rùn)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(shù)據(jù)，以及采用方差分析和P值檢驗(yàn)方法統(tǒng)計(jì)出不同潤(rùn)滑條件下鈦合金螺栓的摩擦因數(shù)和扭矩系數(shù)，分析了鈦合金螺栓在緊固過(guò)程中的摩擦特性。從研究結(jié)果中可知，鈦合金螺栓在任何情況下均需要潤(rùn)滑，特別是加上鋁質(zhì)襯套。兩種測(cè)試潤(rùn)滑劑均起到良好的潤(rùn)滑效果，在螺栓整個(gè)反復(fù)擰緊和松開過(guò)程中，陶瓷膏對(duì)螺栓的螺紋和頭部下表面潤(rùn)滑效果最好。通過(guò)深入研究，獲得了鈦合金螺栓在一定的接觸壓力和短時(shí)滑動(dòng)速度下的局部摩擦規(guī)律，用于指導(dǎo)鈦螺合金栓聯(lián)接設(shè)計(jì)，以及作用在螺栓頭的預(yù)加載力和不同潤(rùn)滑類型應(yīng)用。

刊名：Tribology International（英）

刊期：2012年第55期

作者：Dario Croccolo et al

編譯：吳濤