轻量化车辆的钛合金螺栓预紧和润滑分析
对于车辆上大量使用的螺栓来说，由于钛合金材料的刚度和尺寸之间存在一定的相关性，因此难以简单实现钛合金螺栓直接替换钢质螺栓。而摩擦因数是螺栓联接设计中的一个关键参数，当采用钛合金螺栓紧固时，其值相比钢质螺栓会发生急剧变化。美国能源部依据国际ISO 16047标准分别设计了钛合金（TI-6AL-4V）材质的内六角头螺钉、铝合金（EN AW-7075-T6）材质的衬套和钢质螺母（ISO 4032）。设计了一系列的预紧测试方案，具体方法是采取重复预紧和松开螺栓20次，模拟对该部件维修操作过程。通过收集在3种不同润滑条件（干燥、聚四氟乙烯添加油和陶瓷膏）下钛合金螺栓的摩擦磨损数据，以及采用方差分析和P值检验方法统计出不同润滑条件下钛合金螺栓的摩擦因数和扭矩系数，分析了钛合金螺栓在紧固过程中的摩擦特性。从研究结果中可知，钛合金螺栓在任何情况下均需要润滑，特别是加上铝质衬套。两种测试润滑剂均起到良好的润滑效果，在螺栓整个反复拧紧和松开过程中，陶瓷膏对螺栓的螺纹和头部下表面润滑效果最好。通过深入研究，获得了钛合金螺栓在一定的接触压力和短时滑动速度下的局部摩擦规律，用于指导钛螺合金栓联接设计，以及作用在螺栓头的预加载力和不同润滑类型应用。
刊名：Tribology International（英）
刊期：2012年第55期
作者：Dario Croccolo et al
编译：吴涛
