轻金属零件内螺纹孔强度校核

0前言

随着汽车轻量化的发展要求，轻金属的应用越来越广泛，如发动机、变速箱、底盘等零件采用轻金属如铝，都取得了较好的整车轻量化的效果。而轻金属的材料抗拉强度较传统的钢和铸铁材料较弱，如果设计不当，则容易导致零件的内螺纹被拉丝，进而导致螺栓连接失效。

1螺纹孔最小拧紧深度设计要求

为保证连接的可靠性，保证零件内螺纹足够强度，设计上对螺纹孔的最小拧紧深度都有一定的要求，表1和表2分别为钢制螺栓和铝螺栓不同连接材料零件的最小拧紧深度要求，从表中可以看出，对于铝、镁合金材料的零件，其最小拧紧深度的要求远大于钢制和铸铁材料的零件最小拧紧深度设计要求。

表1钢制螺栓最小拧紧深度

表2铝螺栓最小拧紧深度

2 轻金属内螺纹孔强度校核方法

实验需要进行5组，每组使用目标值+公差对拧紧点进行9次重复拧紧。每次需要提供新的螺栓，以给内螺纹提供最大的载荷，而在第10次中拧紧至失效。

汽车零件有一个装配点较特殊，该连接位置为轮胎螺栓，10次的拧紧都需要同一个螺栓。

在单次测试之间需要有时间间隔，以降低摩擦生热对拧紧的影响。

详细的测试流程:

（1）预拧紧至一定扭矩，具体数据参考表3。

（2）等待一秒

（3）拧紧

扭矩法：拧至工艺扭矩M+15%

角度法：拧至工艺扭矩M+15%然后然后拧紧至工艺角度W+15%

（4）松开，取出螺栓，重复9次

（5）第10次拧至失效

备注：例如某拧紧点工艺扭矩是130Nm+180°，那么第三步的拧紧工艺为130*（1+15%）Nm+90*(1+15%)=149.5Nm+207°

表3预拧紧扭矩参考扭矩

3 轻金属内螺纹孔强度校核检测要求

前9次的装配过程中，螺纹孔无脱扣等失效形式发生，新螺栓可以轻松拧入，第10次拧至失效，螺栓断裂在螺纹处，螺纹孔无脱扣等失效形式发生，如果断裂螺栓可以取出，新螺栓可以轻松拧入。

4 轻金属内螺纹孔强度校核测试

某连接点，前9次拧紧曲线，工艺扭矩要求：角度法130Nm+180°。螺纹孔状态良好，如图1所示。第10次拧至破坏，如图2所示，断裂为螺栓，螺纹孔状态良好。

图1 前9次拧紧曲线

图2 第10次拧至破坏曲线

不合格案例：

某螺纹孔经过5次拧紧后，出现脱扣，内螺纹质量较差，内螺纹孔质量有待进一步提升。

5 结论

轻金属材料的零件内螺纹的最小拧入深度的设计要满足表1和表2的要求。

轻金属材料的零件内螺纹的质量需要经过9次拧紧实验+第10次拧断实验，满足校核要求的零件才能批量使用。

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来源：GAF螺丝君