1、前言

　　國外自上世紀50年代就開始在飛機上大量使用鈦緊固件，國內使用得較晚，在發展第三代飛機時，才開始大量使用鈦合金緊固件，目前，已在一些先進型號上得到www.t0917.com了廣泛使用。眾所周知，對鈦合金緊固件強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，國內外現行有兩種標準，一種是飽滿螺紋牙型的，另外一種是截短牙型的，目前國內標準采用的都是前者，而國外則是后者，但是這兩種標準在加工中所產生的效果卻是不一樣的。

　　鈦合金材料屬難加工材料，導熱性差，易www.t0917.com與工具發生粘連，存在著較強的缺口敏感性，在滾壓過程中會產生較強的加工硬化。在實際生產中，飽滿牙型的滾壓存在一系列問題。其一，飽滿牙型在滾壓中將兩個滾絲輪間的間隙擠滿后，滾絲輪如再繼續滾壓，毛坯材料無處可流動，只能在滾絲輪間來回地被擠壓，結果使螺紋產生了較高的表面硬化，當硬化超過了材料的抗拉極限時就產生了裂紋，如圖1所示，螺紋牙側、牙底硬化最嚴重，因此產生裂紋；其二，飽滿擠壓時，參與滾壓的滾絲輪的每一個齒都同樣受著較強的循環載荷的影響，滾壓的能量也作用于滾絲輪，使其壽命嚴重下降，在實際生產中，每副滾絲輪只能滾壓3000-5000件鈦螺栓，就產生了牙頂碎裂現象，滾絲輪就無法再繼續使用，成本極其昂貴，另外，滾絲輪牙頂碎裂的產生有個形成過程，使生產者無法判定滾壓螺紋的合格性，即何時滾壓的是合格的，何時滾壓的是不合格；其三，在滾壓形成螺紋的過程中兩側上升最快，勢必當螺紋滾滿時在牙頂產生一個折疊，探傷時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標準；其四，現代緊固件連接接頭都具有較高的疲勞壽命，對于螺栓孔都具有較高的精度要求，在安裝過程中不允許產生孔壁損傷，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帶來了極大麻煩，不但會增加裂紋產生的機會，使零件疲勞壽命降低，還降低了滾絲輪使用壽命，再者給檢測帶來不必要的麻煩，也容易產生孔壁的損傷，因此對鈦合金緊固件螺紋大徑進行修正勢在必行。

　　在國外，如美國所有鈦高鎖螺栓、最新的鈦螺栓標準中都對螺紋大徑進行了修正，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不會對螺栓的機械性能產生影響，筆者為了證實這一觀點，為我國鈦合金緊固件螺紋大徑的修正提供依據，對兩種有代表性的HB6563.6、HB6563.10六角頭鈦螺栓不同螺紋大徑的機械性能進行了試驗研究。兩種螺栓分別采用3種大徑尺寸；機械性能驗證包括抗拉、疲勞、應力持久試驗研究。下面介紹我們的試驗驗證情況。

　　2、設想的鈦合金緊固件螺紋大徑的修正尺寸

　　國外很多鈦合金緊固件標準中都采用了修正的螺紋大徑，為了與桿徑尺寸D進行區別，螺紋大徑尺寸標注為TD。Voi—shan公司、VSI SCREWCORP公司、波音公司、原麥道公司等公司www.t0917.com航空緊固件設計手冊或標準中，眾多鈦合金緊固件如鈦高鎖螺栓、MD銷釘、鈦螺栓等標準，對諸如HL10-HL13(高鎖螺栓)、HLT10-HLT13(抗疲勞高鎖螺栓)、NAS4304～4316(100。沉頭長螺紋鈦螺栓)、NAS6403～6420(六角頭鈦螺栓)、NAS7303～ 7316(100。十字槽鈦螺栓)標準鈦螺栓，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準。

　　我們設想的國內鈦螺栓、鈦高鎖螺檢螺紋大徑尺寸的修正，主要根據國外標準的下移量，再考慮國內加工的實際情況，即上限放大范圍，下限與國外標準下移量一致的方法進行修正，擬修正的螺紋大徑尺寸。

　　3、試驗件的規格

　　螺紋大徑的修正只可能對抗拉、疲勞性能、應力持久性能有影響，故對螺紋最大受力情況進行試驗，即采用六角頭鈦螺栓進行試驗，而不是采用鈦高鎖螺栓進行試驗，因為高鎖螺栓都是剪切頭型的，螺紋不是最薄弱部位。試驗件是HB6563 MJ6×28、MJ10×40規格的六角頭鈦螺栓。

　　4、滾壓試驗、性能試驗與試驗結果分析

　　滾壓試驗是對修正螺紋用滾絲輪進行壽命試驗，而性能試驗是檢測螺紋修正后對其機械性能的影響。

　　4.1螺紋滾壓試驗

　　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度，性質類似，經統計，滾絲輪壽命可達到滾制3萬件～5萬件而不損壞，使用壽命是滾壓鈦合金飽滿螺紋的10倍，說明滾壓不飽滿螺紋可改善滾絲輪滾壓時的受力狀況，大大提高滾輪的使用壽命。

　　4.2機械性能試驗

　　分別對3種不同螺紋大徑尺寸的6mm、10mmHB6563鈦螺栓進行了抗拉、疲勞、應力持久試驗。

　　4.3試驗結果分析

　　從抗拉性能來看，所進行的6mm、lOmm六角頭鈦螺栓3組試驗全都滿足試驗要求，也沒有看出抗拉性能有下降的趨勢，也就是說修正螺紋大徑不影響螺栓抗拉載荷。從疲勞性能看，大徑的修正對螺栓疲勞也沒有多少影響。

　　5、結論

　　通過對不飽滿螺紋的滾壓試驗及不同螺紋大徑尺寸的鈦合金緊固件的機械性能試驗表明：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度、疲勞、應力持久性能沒有降低。

　　修正螺紋大徑可以有很多好處：1)降低螺紋滾壓過程中產生微裂紋的可能，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)由于螺紋牙頂無折疊產生，避免了缺陷檢測時熒光帶來的麻煩；4)有利于緊固件在高精度孔中的安裝，不損傷結構孔。