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螺紋連接松動是一種常見的失效形式，松動的螺紋連接往往扭矩和軸力衰減也較大，衰減后的軸力無法保證可靠的螺紋連接，甚至還會伴隨被連接件滑移和螺栓斷裂。 因此，當螺紋連接出現松動時，要進行必要的失效分析，防止相同位置再次發生失效。那么對于螺紋連接松動，該從哪些方面，如何進行分析呢？ 01 定性分析 螺紋連接的松動可分為兩類。一類是旋轉松動，即內、外螺紋之間發生在松開方向的相對轉動時發生的松動；另一類是非旋轉松動，即內、外螺紋未發生相對轉動時發生的松動。那么如何確定是旋轉松動還是非旋轉松動？ 可采用色標標注法進行判別，具體操作如下： 在螺栓擰緊后，在螺栓頭部和被連接件接觸位置畫一條顏色醒目的色標，如下圖所示。經過測試后螺栓出現松動，觀察螺栓頭部和被連接件上的色標是否在一條線上。如果不在一條線上，發生了偏移，則說明發生了旋轉松動；而色標仍在一條線上，說明發生了非旋轉松動。  02 旋轉松動分析 通過定性分析確定螺紋連接是否為旋轉松動導致時，需要進一步確定具體的原因。首先對相關零件進行測試（如摩擦系數，尺寸等），確認是否滿足設計圖紙要求。如果測試后沒有問題，則說明出現旋轉松動的原因為螺栓擰緊的預緊力不足以抵抗外載荷。那么分析思路就從預緊力和外載荷上進行考慮。 2.1 預緊力不足 預緊力不足的解決方法有：增加螺栓的利用率，增加螺栓裝配的扭矩可以增加螺栓利用率和增加裝配預緊力；此外將扭矩法改成轉角法也可以有效增加裝配預緊力和預緊力精度；增加螺栓的尺寸和等級，采用更大尺寸螺栓和更高等級螺栓可以有效增加裝配預緊力，但裝配扭矩也要相應提升。 2.2 外載荷的大小和形式 外載荷較大時，裝配預緊力無法有效抵抗外載荷，導致發生旋轉松動。在零件的測試結果都滿足設計要求值的前提下，可以通過連接結構設計優化等方法降低螺紋連接上的外載荷。 載荷形式：螺紋連接的外載荷形式主要有扭轉載荷、剪切載荷、軸向載荷。其中旋轉松動對剪切載荷最敏感，扭轉載荷次之，基本不受軸向載荷影響。所以設計上應盡可能避免或減少剪切載荷的大小，承受剪切載荷的位置可適當增大被連接件間的摩擦系數。 2.3 防松設計 如果預緊力和外載荷的優化成本較高，可以從防松設計角度進行優化，最常見的防松設計有螺栓采用預涂防松膠，采用自鎖螺母等，均可以有效避免旋轉松動。  03 非旋轉松動分析 非旋轉松動是導致松動的另一種形式，主要表現為內外螺紋之間沒有發生相對位移，但裝配的預緊力和扭矩出現明顯的損失。那么分析的思路可以從以下方向考慮。 3.1 連接件工作在高溫 高溫導致非旋轉松動可以從兩方面考慮，熱膨脹和應力松弛。 熱膨脹： 當螺栓與被聯接件的熱膨脹系數不同時，螺栓擰緊后，當聯接系統的溫度發生變化時，螺栓的軸向力也發生變化。根據連接件和緊固件的差異，軸力可能變大，也可能變小。因此對于熱膨脹系數差異較大的緊固件和被連接件，需要考慮是否是該因素導致的非旋轉松動。 應力松弛： 緊固件裝配完成時已經被拉伸，如果在高溫作用下，蠕變會減少拉伸量，從而降低預緊力。預緊固件中的這種蠕變過程，稱為應力松弛。軸向應力的減小，降低了緊固件的預緊力。在許多需要螺栓連接以承受高溫載荷的應用中，應力松弛造成的載荷損失量，通常是一個關鍵考慮因素。  3.2 軟連接 軟連接即從開始擰緊達到目標扭矩的連接的角度大于720°，該類連接的扭矩和軸力衰減高，螺紋擰緊后易發生松動失效。因此在設計和制造時應盡可能避免存在軟連接。例如，連接副中存在塑料橡膠連接件、結合面匹配性不好（存在間隙、平面度不佳、表面粗糙、多平面匹配）、焊接件的間隙大、開檔結構零件間隙較大、襯套長度不足等。  3.3 連接面粗糙 螺母和被緊固件的接觸面、兩個被緊固件之間的接觸、螺栓和被緊固件的接觸面間并非完全光滑，在受到交變載荷后，不光滑的表面會因為摩擦而變的光滑，這樣會導致被連接件的夾持厚度變薄，如下圖右圖所示，被夾持件厚度的減少量就對應軸力的衰減量。因此盡量減小各個接觸面的粗糙度，避免被連接件之間出現縫隙。  3.4 被連接件坍塌 擰緊使用的緊固件通常都采用了熱處理，屈服強度一般都在640Mpa（8.8級螺栓）以上，硬度也較高，而被連接件的屈服強度一般都是低于緊固件的強度，當擰緊扭矩較高時，被連接表面可能會發生塑性變形，進而會產生坍塌，如下圖所示。因為被連接件的夾持長度減小，軸力和扭矩也會隨之衰減。 通過使用墊圈或法蘭螺栓，加大螺釘與被緊固件之間的接觸面積；增加被連接件的強度和硬度。  3.5 螺栓連接結構優化 如下圖所示，細長螺栓的連接結構對旋轉松動和非旋轉松動都是有利的，短粗的螺栓在防松方面是不利的。較長的螺栓發生松動需要更大的外載荷；同時螺栓和被連接的剛度也會減小，從而降低了連接副的松弛系數，減低了松動的敏感性。  具體的將短粗螺栓優化為細長螺栓的措施，有如下方法：加襯套，螺栓桿部減細，取消部分內螺紋（沉孔）等，如下圖所示。  |
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