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全球首发!世界最高强度紧固件(19.8级)研制成功

  在当前“碳达峰”和“碳中和”政策下,汽车、高铁、航空、航天、国防等国家重大装备制造用紧固件对长寿命超高强度化有紧迫需求。超高强度紧固件可以在相同夹紧力下,通过减少自身尺寸来降低重量和增加安装空间,因此可以对被连接部件进行功能和体积优化,从而使装备达到整体减重和性能优化的目的。公开的资料显示,国外目前优势企业的紧固件最高强度级达到了17.8级。我国973项目依据国际发展状况,曾经研制了13.9—15.9级的紧固件材料与紧固件。

  2021年11月28日,由上海大学材料学院董瀚教授领衔的高性能钢铁材料团队、河北龙凤山铸业有限公司、七丰精工科技股份有限公司、舟山市7412工厂、江苏冶金技术研究院、上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院等六家单位经过一年多的联合攻关,通过“材料生产—紧固件制造—服役评价”全产业链协作,基于钢铁材料高性能化理论,利用龙凤山铸业生产的高纯铁原料成功研发出超高强度紧固件用B17.8及B19.8钢,形成了16.8级和19.8级紧固件制造技术,紧固件实物如图1所示。

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16.8和19.8级紧固件实物(规格为MJ8×1×50)

  通过材料和热处理工艺优化,16.8级和19.8级螺栓室温抗拉强度分别满足1600~1770MPa和1900~2070MPa。剪切测试(依据GJB 3376-1998)结果表明,16.8级和19.8级螺栓剪切力分别达到97KN和115KN;室温拉伸疲劳强度测试(依据GJB 3376-1998及GJB715.30A-2002,载荷比=0.1)结果表明,研制的紧固件满足疲劳寿命要求(平均疲劳寿命不低于65000次,单个疲劳寿命不低于45000次);耐延迟断裂性能试验(根据GJB 715.12-1990,大气环境下恒定拉应力保持96小时)结果表明,螺栓在测试时间内未发生断裂破坏,卸载后螺栓表面及螺纹处未发现裂纹;新研制的超高强度螺栓综合性能满足使役要求。

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  据悉,国外超高强度紧固件已经形成了相应的设计规范(如VDA 235-2005),相比之下,我国相关产品技术和标准严重滞后,急需制定相关的规范。该项目成功研制出16.8级和19.8级紧固件,是国际上紧固件与材料攀登强度高峰的一个突破。将有力地推动我国重大装备的轻量化制造(如可以实现发动机小型化和提高功率密度的目标),促进中国的钢铁生产与紧固件制造领先世界。这次超高强度螺栓的研制突破预示着我国基础件与材料从跟跑、并跑到领跑的过程正在加速。

  (来源:上海大学,世界金属导报)

2021/12/1 10:10:00

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本文涉及话题: 紧固件

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