保证载荷是螺纹产品实物不产生明显塑性变形所能承受的极限载荷,该值由产品的螺纹应力截面积和保证应力的乘积确定。
卸除载荷后,螺母不得脱扣或断裂,并且可用手将螺母旋出,或借助扳手可松开螺母(不超过半扣)。对螺栓而言,卸除载荷后螺栓无明显变长(测量误差为±12.5微米),此载荷即为保证载荷。
为了防止螺栓失效和非预期失效,高强度螺栓需要进行楔负载试验和螺母保证载荷试验。在GB/T 1231—2006、GB/T3632—2008标准中,螺栓楔负载试验和螺母保证载荷试验是两个相互独立的试验,需要两套不同的工装进行两次试验,分别检验螺栓和螺母的强度。如果能够合并进行螺栓楔负载试验和螺母保证载荷试验,则能大幅提高试验效率
一、 试验设备及试验样品
SHT4505 微机控制电液伺服wanneng试验机,Zui大载荷为1 000 kN,精度为0.5级,10°楔垫。10.9S性能等级大六角头高强度螺栓,材质为35VB。
二、楔负载试验
楔负载试验是在螺栓头下放置一块一定角度的楔垫,在拉力试验机上将螺栓拧在带有内螺纹的专用夹具上进行拉力试验,直至螺栓断裂,如图1所示。之所以要做楔负载试验,是因为高强螺栓等紧固件是用来固定物件的,而在固定物件的时候物件表面与紧固方向不一定是垂直的,有可能会呈现不同的角度,而不同角度下螺栓表现出来的力学性能对使用来说非常重要。
楔负载试验力-位移曲线的一个明显特征是,在一定力值范围内,曲线呈波动形,如图2中的AB段曲线。
图3是10.9S 性能等级的M30 螺栓进行拉伸试验的力-位移曲线,此时螺栓头下放置平垫,以位移速率为3 mm/min控制试验过程。在螺栓发生屈服前,力与位移基本成正比关系,呈一条直线形态,不存在类似图2中AB段的波动。
三、保证载荷试验
螺母保证载荷试验是将螺母拧入螺纹芯棒,如图4所示,对螺母施加规定的保证载荷,持续规定的时间,螺母不应脱扣或断裂。当卸除载荷后,应可用手将螺母旋出,或者借助扳手松开螺母(但不应超过半扣)后用手旋出。
螺母保证载荷试验考察的是螺母螺纹部分承受载荷的能力。保证载荷试验包括两个主要程序:(1)借助试验芯棒实现规定的保证载荷;(2)检查有无因保证载荷造成的螺母螺纹损伤。
图5是2支10.9S性能等级的M30螺母进行保证载荷试验的力-时间曲线,以位移速率为3 mm/min 控制试验过程,保证载荷为583kN,保载15s。
在螺母保载前,力值一直匀速增加,试验曲线呈直线形态。