核心概念区分
首先需要明确,“抗压”在日常用语中可能指多个方面:
抗拉强度测试:沿螺丝轴向拉伸,直到断裂。这是最核心、最常用的测试。
保证载荷测试:施加一个规定的载荷(不导致永久变形),测试后螺丝长度不能改变。
硬度测试:测量螺丝表面或芯部的硬度,间接反映其强度。
抗剪强度测试:垂直于轴向施加力,测试螺丝被剪断的强度。
扭矩相关测试:模拟拧紧过程,测试其抗扭断的能力。
一个完整的“抗压”质量评估,通常会包含以上多项。
主要测试项目与执行步骤
1. 前期准备
确定标准与规范:
国际/通用标准:如ISO 898-1(碳钢和合金钢紧固件机械性能)、ASTM F606(紧固件机械性能测试方法)、GB/T 3098.1(中国国标等效于ISO 898-1)。
客户特定要求:汽车、航空、风电等行业常有更严格的企业标准。
依据标准确定测试项目、取样数量、合格判定准则。
样品准备:
随机抽样,样本需能代表整批货物。
样品应完好,无锈蚀、损伤。
必要时,需将螺丝头部加工掉,只测试螺纹杆部,以获得更准确的抗拉数据。
设备校准:
确保万能材料试验机、硬度计、扭矩测试仪等设备在有效校准期内。
2. 核心测试项目(通常按顺序或选择执行)
a. 硬度测试
目的:快速评估材料强度和热处理是否达标。
方法:
洛氏硬度:在螺丝头部或端面测试。
维氏硬度/布氏硬度:可能需要切割螺丝截面,测试芯部硬度。
表面硬度:有时也用于检测表面处理(如渗碳)的效果。
标准:对照标准中的硬度范围(如ISO 898-1中8.8级、10.9级、12.9级均有对应的硬度要求)。
b. 抗拉强度测试
目的:测定螺丝能承受的最大拉力,得到抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等关键数据。
设备:万能材料试验机。
步骤:
将螺丝安装在专用夹具中(夹具需与螺纹匹配,避免损伤)。
以恒定的速率施加轴向拉力。
记录力-位移曲线。
持续加载直至螺丝断裂。
测量与计算:
抗拉强度 = 最大拉力 / 螺丝的应力截面积。
屈服强度 = 产生0.2%永久塑性变形时的应力。
断后伸长率:测量断裂后两段的长度变化率。
c. 保证载荷测试
目的:验证螺丝在规定的使用载荷下不会发生永久变形。
步骤:
测量螺丝初始长度(精确到0.01mm)。
将其安装在试验机上,施加标准规定的“保证载荷”(通常为屈服强度的70-90%),并保持一段时间(如15秒)。
卸载后,再次测量螺丝长度。
判定:加载前后的长度差不得超过规定值(通常为12.5μm,即0.0125mm)。
d. 楔负载试验
目的:测试螺丝头杆结合部的强度,是抗拉测试的变种。
步骤:在螺丝头下放置一个规定角度的楔垫,然后进行拉伸试验。要求断裂必须发生在螺纹杆部,而不能在头部或头杆结合处断裂。
e. 扭矩相关测试
目的:模拟实际装配,评估其扭转性能。
测试项:
破坏扭矩测试:对螺丝施加不断增大的扭矩,直至其扭断。记录最小破坏扭矩。
紧固扭矩-预紧力关系测试:测量达到目标夹紧力(预紧力)所需的扭矩,评估摩擦系数和装配一致性。
f. 抗剪强度测试(如适用)
目的:用于主要承受剪切力的螺丝(如铰链销、受横向载荷的连接件)。
设备:专用剪切夹具。
步骤:将螺丝杆部置于夹具中,垂直于轴向施加力直至被剪断。
结果分析与报告
数据整理:将所有测试结果(硬度、抗拉强度、屈服强度、保证载荷变化量、破坏扭矩等)整理成表格。
符合性判定:将每个结果与选用标准中的要求进行逐一比对。
出具报告:正式的测试报告应包括:
委托方和样品信息。
依据的标准和测试方法。
使用的设备及其校准状态。
详细的测试结果和数据。
明确结论:该批次螺丝是否满足XX标准中XX性能等级的要求。
测试日期、操作及批准人员签字。
重要注意事项
安全第一:测试,特别是拉断、扭断测试时,可能有碎片飞出,务必在安全防护下进行。
取样代表性:测试结果仅对来样负责,科学的抽样方案至关重要。
环境因素:某些高性能螺丝(如用于高温、低温或腐蚀环境)需要进行额外的环境适应性测试。
全尺寸vs. 加工试样:对于小规格螺丝,通常做全尺寸测试;对于大规格螺栓,有时需从其上取样制作标准试样进行测试,结果更精确。





