世界最高強度緊固件（19.8級）研制成功，高強度螺栓強在哪里？

2021-12-09 11:23:47 佛山粵順粵昌五金有限公司閱讀

超高強度緊固件可以在相同夾緊力下，通過減少自身尺寸來降低重量和增加安裝空間，因此可以對被連接部件進行功能和體積優化，從而使裝備達到整體減重和性能優化的目的。

據粵順昌了解，一架現代飛機所用的緊固件總重量可占飛機總重的5%-6%，而一架中型飛機上的各類緊固件可達到200-300萬個。僅在飛機減重方面，超高強度緊固件就有巨大的市場需求。

11月28日，由上海大學材料學院董瀚教授領銜的高性能鋼鐵材料團隊、河北龍鳳山鑄業有限公司、七豐精工科技股份有限公司、舟山市7412工廠、江蘇冶金技術研究院、上海大學（浙江）高端裝備基礎件材料研究院、上大新材料（泰州）研究院等七家單位經過一年多的聯合攻關，研制出世界首款19.8級超高強度緊固件，成為世界最高強度等級的緊固件。公開資料顯示，國外目前優勢企業的緊固件最高強度級達到了17.8級。我國973項目依據國際發展狀況，曾經研制了13.9—15.9級的緊固件材料與緊固件。

該項目通過“材料生產—緊固件制造—服役評價”全產業鏈協作，基于鋼鐵材料高性能化理論，利用龍鳳山鑄業生產的高純鐵原料成功研發出超高強度緊固件用B17.8及B19.8鋼，形成了16.8級和19.8級緊固件制造技術，緊固件實物如圖1所示。

16.8和19.8級緊固件實物（規格為MJ8×1×50）

通過材料和熱處理工藝優化，16.8級和19.8級螺栓室溫抗拉強度分別滿足1600~1770MPa和1900~2070MPa。剪切測試（依據GJB 3376-1998）結果表明，16.8級和19.8級螺栓剪切力分別達到97KN和115KN；室溫拉伸疲勞強度測試（依據GJB 3376-1998及GJB715.30A-2002，載荷比=0.1）結果表明，研制的緊固件滿足疲勞壽命要求（平均疲勞壽命不低于65000次，單個疲勞壽命不低于45000次）；耐延遲斷裂性能試驗（根據GJB 715.12-1990，大氣環境下恒定拉應力保持96小時）結果表明，螺栓在測試時間內未發生斷裂破壞，卸載后螺栓表面及螺紋處未發現裂紋；新研制的超高強度螺栓綜合性能滿足使役要求。

一、什么是高強度螺栓

高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區。

誤區一：

材料等級超過8.8級的螺栓，就是“高強度螺栓”？

高強度螺栓和普通螺栓的核心區別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。

實際上在英標規范，美標規范中提到的高強度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級和10.9級兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓卻有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可見，材料強度高低并不是區別高強度螺栓與普通螺栓的關鍵。