微粒子喷丸对螺栓连接结构性能的改善研究

作者：宋树亮; 梁海啸; 张远彬; 常振; 叶天一

来源：机械, 2023, 50(11): 38-45.

• 螺栓连接
• 微粒子喷丸
• 疲劳强度
• 扭矩系数
• 残余压应力

由于铁路机车车辆在运行过程中经常出现螺栓连接的松动，螺栓疲劳断裂等导致螺栓连接性能下降的问题，影响行车安全。为了改善螺栓的安全性能，本文使用平均粒径55μm的高速工具钢球对常用的M12商用螺栓螺杆表面进行微粒子喷丸强化处理。测试了微粒子喷丸前、后螺栓扭矩系数以及螺栓轴向预紧力的下降情况和横向循环加载周次间的关系。结果表明，微粒子喷丸处理能够有效降低螺栓扭矩系数的分散程度，并减缓横向循环加载时轴向预紧力的下降。通过以上研究发现，微粒子喷丸处理后螺栓性能改善的原因可以主要归结于：(1)降低了约一倍的螺栓表面粗糙度；(2)螺栓表层硬度被提高了约20%；(3)在螺栓表层引入了大量额外的残余压应力。上述因素均在一定程度上降低了扭矩系数的分散性并提高了螺栓的疲劳强度。