不锈钢紧固件咬牙机理分析和预防方法研究

周力民，王一炎，姚 宁

（常州博瑞电力自动化设备有限公司，江苏 常州213025）

不锈钢紧固件咬牙机理分析和预防方法研究

周力民，王一炎，姚 宁

（常州博瑞电力自动化设备有限公司，江苏 常州213025）

不锈钢紧固件在各个行业中得到广泛应用。但不锈钢紧固件在使用过程中却时常会发生咬牙现象，发生咬牙后处理起来比较麻烦，且造成的损失比不锈钢紧固件本身价值要大很多。本文分析了不锈钢紧固件咬牙机理，并根据机理，通过实验研究了几种预防咬牙问题的方法，为解决不锈钢紧固件咬牙问题提供了解决方案。

不锈钢紧固件；咬牙；机理；方法

机械零件在设计联接时有很多方法，这些联接技术包括焊接、铆接和紧固件联接。目前，人们使用最普遍的联接技术是紧固件联接[1]。紧固件是用于紧固联接且应用极为广泛的一类机械零件。在各种机械设备、车辆、仪器仪表和日用品中随处可见[2]。其中不锈钢紧固件以其耐腐蚀的优点、高质量的外观和形象[3]，在各个行业中得到广泛应用。但不锈钢紧固件在使用过程中却时常会发生咬牙现象，又称“锁死”，锁死常会发生在不锈钢、铝合金及钛合金制的紧固件上[4]，处理起来比较麻烦，通常需要将螺钉截断或者将螺母破除，既浪费了人力也影响了生产装配效率，造成不必要的损失。因此如何预防不锈钢紧固件咬牙问题，是一件有必要且有意义的事情。本文主要从分析不锈钢紧固件的咬牙机理入手，通过实验研究了几种预防咬牙问题的方法。

1 不锈钢紧固件咬牙机理分析

紧固件使用者经常会遇到不锈钢紧固件有时会有锁死的问题，而在使用碳钢紧固件时并不常发生类似现象。这是因为不锈钢与碳钢具有本质上的差别，不锈钢具有较好的延展性，但其硬度与碳钢有一定的差距。奥氏体不锈钢牌号316头标A4-80的硬度实际上只能达到相当于碳钢硬度等级的8.8级。然而，这种说法只能说是对了一半[4]，这仅是不锈钢紧固件发生咬牙问题的内部原因。

不锈钢是指具有抵抗大气、酸、碱和盐等腐蚀作用的合金钢的总称。通常所说的“不锈”是指其抗腐蚀性能，可归因于在氧化的环境中，形成一层氧化铬表面膜，这薄膜具有不溶解、能自行恢复和无气孔的特点[5]。当不锈钢紧固件被旋紧时，牙纹间会产生一定的压力与热力，有可能破坏这层氧化铬表面膜，从而使得金属牙纹之间会直接接触，发生阻塞、剪切进而黏着到一起的现象。当再进一步进行旋紧操作，黏着现象持续发生时，会形成恶性循环，最终使得不锈钢紧固件会完全锁死到一起，无法再进行旋紧或者拆卸。产生咬牙现象的外部原因可归结为如下主要几点：

（1）没有正确选择产品。在使用前应先确认产品的机械性能是否能满足使用需求（如螺丝的抗拉强度和螺帽的安全负荷）。另外，螺丝的长度选择应恰当，以旋紧后漏出螺帽一到两个牙距为准；

（2）牙纹粗糙或有异物沾粘，如有焊点及其他金属屑夹杂在牙纹间，常会导致锁死；

（3）用力太过或上锁速度过快。应尽可能选用扭力扳手或套筒扳手，避免使用活动扳手或电动扳手。因为电动扳手常导致上锁速度过快，温度急速上升而锁死；

（4）施力方向角度错误。螺帽必须垂直于螺丝的轴线进行旋合，切勿倾斜；

（5）未使用垫圈。垫圈/挡圈的使用能有效防止上锁过紧的问题[4]。

2 不锈钢紧固件咬牙预防方法研究

从上述不锈钢紧固件的咬牙机理分析可知，除自身材质相对较软的原因外，主要是由于螺纹间产生过大的压力或者热力破坏了表面氧化膜，牙纹金属材质直接接触而导致的。因而从牙纹表面保护入手，通过实验手段，研究了以下几种预防方法：

（1）达克罗涂覆

达克罗技术是一种全新的金属防锈处理技术。由于他具有特殊的膜层结构，优异的耐蚀性，无氢脆、无环境污染等特点，因而迅速推向世界[6]。达克罗主要有以下几方面特性[7-8]：高抗腐蚀性、无氢脆、无污染和公害以及良好的耐热性，在250℃高温环境下，涂层外观和耐蚀性不受影响，可以连续长期使用。

为了进一步验证达克罗涂覆对不锈钢紧固件咬牙问题的预防效果，准备了10组螺栓直径为M6的不锈钢紧固件（材质均为0Cr18Ni9），对其中的5组紧固件进行达克罗涂覆处理，另外5组不做处理，将力矩扳手的力矩值调整到8 N·m，在钢板上面进行3次反复拧紧、旋松对比试验，如图1所示。

图1 达克罗涂覆对比试验

由表1达克罗涂覆对比实验结果可知，经过达克罗涂覆处理的不锈钢紧固件，预防咬牙的效果比较明显。

表1 达克罗涂覆对比实验结果

（2）乐泰胶螺纹涂抹

乐泰胶N-7000是一种抗咬合剂银色胶，不含有金属成分，用于高温金属环境，保护1 093℃以下高温卡塞与磨损的啮合金属部件[9]。

使用前需要将胶搅拌均匀，然后使用毛刷均匀的涂抹在不锈钢紧固件的螺纹上，如图2所示。为了进一步验证其预防咬牙效果，同样准备了10组螺栓直径为M6的不锈钢紧固件（材质均为0Cr18Ni9），对其中的5组紧固件进行乐泰胶螺纹涂抹处理，另外5组不做处理，将力矩扳手的力矩值调整到8 N·m，在钢板上面进行3次反复拧紧、旋松对比试验。

图2 乐泰胶螺纹涂抹

由表2乐泰胶螺纹涂抹对比试验结果可知，经过乐泰胶螺纹涂抹处理的不锈钢紧固件，预防咬牙的效果比较明显。

表2 乐泰胶螺纹涂抹对比试验结果

（3）铁氟龙浇淋

铁氟龙又称聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，具有耐高温的特点，短时间可耐高温到300℃，一般在240℃～260℃之间可连续使用，具有显著的热稳定性。它的摩擦因数极低，其摩擦因数在温度320℃以内仅为0.05，比石墨的摩擦因数0.07还要小[10]。在高负载下，具有优良的耐磨性能，在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。

根据上述铁氟龙材料的特点，在不锈钢紧固件上进行铁氟龙浇淋涂覆，可以有效改善不锈钢紧固件的咬牙问题。准备了10组螺栓直径为M6的不锈钢紧固件（材质均为0Cr18Ni9），对其中的5组紧固件进行铁氟龙浇淋处理，如图3所示，另外5组不做处理，将力矩扳手的力矩值调整到8 N·m，在钢板上面进行3次反复拧紧、旋松对比试验。

图3 铁氟龙浇淋涂覆

由表3铁氟龙浇淋涂覆对比试验结果可知，经过铁氟龙浇淋处理的不锈钢紧固件，预防咬牙的效果也是比较明显的。

表3 铁氟龙浇淋涂覆对比试验结果

3 结束语

通过对不锈钢紧固件咬牙机理分析可知，使用前需了解不锈钢制品的特性，遵循正确的操作手续。同时，有必要从牙纹表面保护入手，通过上述三组实验结果对比分析可知，采用达克罗涂覆、乐泰胶螺纹涂抹、铁氟龙浇淋这三种保护方法，可对不锈钢紧固件的螺纹牙型进行有效的保护，避免螺纹金属材质直接接触产生过大的压力或热力，可有效地预防不锈钢紧固件咬牙问题的发生。

[1]刘道春.探析紧固件联接的结构设计及其运用（1）[J].农业机械，2015（16）：54-55.

[2]赵 霞.我国紧固件发展趋势与前景浅析[J].机械工业标准化与质量，2012（12）：7-9.

[3]振 军.正确认识不锈钢紧固件[J].现代零部件，2005（Z1）：122-124.

[4]振 军.不锈钢紧固件常见问题解析[J].现代零部件，2004，04（15）：105-107.

[5]陈礼斌，高永春.不锈钢技术及其发展[J].河北冶金，2011（3）：5-7.

[6]林 兵.国内达克罗技术的发展方向[J].电镀与精饰，2003（06）：12-14.

[7]东建中.锌铬膜涂覆新工艺简介[J].材料保护，2002，34（10）：55-56.

[8]乔素梅.纳米片状锌粉制备工艺的研究[D].上海：华东理工大学，2012.

[9]顾国红.汉高乐泰推出新型抗咬合剂[J].有色设备，2003（03）：44.

[10]杨钦鹏，汤皎宁，谷坤明.聚四氟乙烯减摩涂层的制备及性能研究[J].润滑与密封，2008（03）：43.

The Mechanism Analysis for the Stainless Steel Fasteners Locked and the Prevention

ZHOU Li-min，WANG Yi-yan，YAO Ning
（NRElectric Power Electronics Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213025，China）

Stainless steel fasteners is widely used in various industries.But it often locked happens，it’s trouble to deal with this problem and it have a higher value than the stainless steel fasteners itself.This paper analysis the mechanism for the stainless steel fasteners locked and according to the mechanism.research some methods to prevent the stainless steel fasteners locked.

stainless steel fasteners；locke；mechanism；methods

TH131.3

A

1672-545X（2017）10-0129-03

2017-07-14

周力民（1987-），男，吉林通化人，助理工程师，学士，从事电力设备产品结构与工艺研究。