高温合金紧固件拧紧力矩与预紧力关系试验研究

陈开颜，徐 嘉，陈 辉，孙永保，吉 康

（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）

0 引 言

高温合金具有较高的强度、耐热、耐腐蚀和抗疲劳等优异的性能。其中基体材料为国标GH4169（美标Inconel718）的高温合金紧固件被普遍应用于航空、航天、核能等领域[1]。在复杂的载荷环境下，紧固件的安装可靠性是航空、航天飞行器成功服役的基本保障。预紧力是影响和反映紧固件安装可靠性、承载能力、部段的密封性能和防松性能的关键因素和指标。研究拧紧力矩和预紧力之间的关系，对于指导航空、航天飞行器的拧紧力矩设计具有实际的工程意义[2]。

关于紧固件预紧力与预紧力矩之间的关系，张雪峰[3]等开展了楔形内螺纹锁键螺套锁紧性能的分析研究；张晓斌[4]等开展了钛合金紧固件的拧紧力矩与预紧力之间的关系研究；文献[5]～[8]针对普通螺栓的拧紧力矩与预紧力之间的关系、力矩试验方法等开展了相关研究，但对于高温合金（GH4169/Inconel718）)紧固件的预紧力矩关系涉及较少。

本文以基体材料为GH4169/Inconel718，表面钝化处理的高温合金紧固件作为研究对象，研究不同基体材料、润滑方式、拧入螺纹表面处理、拧入次数等条件下的拧紧力矩与预紧力之间的关系，用于指导实际工程使用中高温合金紧固件的拧紧力矩确定与选用。

1 试验设计

1.1 理论计算

螺栓拧紧力矩与预紧力之间的关系表达式为[3]

式中M为拧紧力矩；K为拧紧力矩系数；D为螺栓的公称直径；F为由拧紧力矩产生的螺栓轴向拉力，即为预紧力。……