[发明专利]提高金属工件拉压疲劳寿命的方法及由该方法制作的工件

说明书

本发明公开了一种提高金属工件拉压疲劳寿命的方法及由该方法制作的工件，对金属工件在工作状态下承受拉应力的方向上施加超过其屈服强度，而低于其抗拉强度的设定拉力。当施加于金属工件的拉力达到设定拉力后再卸除此拉力，以提高金属工件的拉压疲劳特性。通过对金属工件施加超过其屈服强度的拉力，使得金属工件不受外力时，在应力集中部位形成压应力。通过施加拉力还使得金属工件在额定工况下，在应力集中部位形成的应力集中较未受拉力时减弱。本发明能够解决金属工件在产品生命周期内疲劳断裂的技术问题，提高金属工件的拉压疲劳寿命，有效避免出现因工件断裂而造成安全、经济等损失的情况发生，同时还能提前剔除存在潜在质量问题的金属工件。

技术领域

本发明涉及机械制造加工领域，尤其是涉及一种提高金属工件拉压疲劳寿命的方法，及由该方法制作的工件。

背景技术

作为一种局部应力集中较高的金属工件，紧固件，如：螺栓在拉伸工况下通常容易发生疲劳损坏，从而给其所应用的产品带来安全隐患和经济损失。同时，对于如机车轮对等局部高应力连接工件、焊接工件，以及具有初始缺陷的工件等也非常容易发生疲劳损坏现象。以螺栓为例，螺栓是一种在各个领域都有广泛应用的机械零件，作为一种常用的紧固件，常常用于与螺母配合紧固连接两个带有通孔的零件。众所周知，螺栓的破坏大部分是疲劳破坏，而螺栓又是一种具有多缺口而易于产生应力集中的零件。其中，尤其是在螺栓的头杆结合部和螺纹的根部更是缺口应力高度集中的部位。在具体应用当中，螺栓通常的受力一般是拉伸载荷，工作环境复杂的螺栓还要承受反复动载作用的应力。像螺栓一类应力集中较高的零件，只有改变螺栓缺口的应力情况，才可以影响螺栓的拉压疲劳寿命。

在现有技术中，目前大多数提高螺栓疲劳寿命的方法为：采用在螺栓加工过程中通过控制螺栓生产的工艺，同时选用合适的材料等方法。这些方法虽然对提高螺栓疲劳寿命有一定效果，但是在螺栓生产以后，就无法对螺栓的拉压疲劳寿命进行干预，同时也不利于提前剔除存在潜在质量问题的螺栓。另外，对于高应力连接工件、焊接工件，以及具有初始缺陷的工件等也只能从制造的源头入手，而无法在工件生产后对其拉压疲劳寿命进行干预。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高金属工件拉压疲劳寿命的方法及由该方法制作的工件，能够解决金属工件在产品生命周期内疲劳断裂的技术问题，提高金属工件的拉压疲劳寿命，有效避免出现因工件断裂而造成安全、经济等损失的情况发生。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种提高金属工件拉压疲劳寿命的方法的技术实现方案，一种提高金属工件拉压疲劳寿命的方法，包括以下步骤：

对金属工件在工作状态下承受拉应力的方向上施加超过其屈服强度，而低于其抗拉强度的设定拉力，当施加于所述金属工件的拉力达到设定拉力后再卸除拉力，以提高所述金属工件的拉压疲劳特性。

优选的，通过对所述金属工件施加超过其屈服强度的设定拉力，使得所述金属工件不受外力时，在应力集中部位形成压应力。

优选的，通过对所述金属工件施加超过其屈服强度的设定拉力，使得所述金属工件在额定工况下，在应力集中部位形成的应力集中较未受拉力时减弱。

优选的，所述金属工件为紧固工件。

优选的，当所述紧固工件为螺栓时，所述方法包括以下步骤：

在螺栓的长度方向上对所述螺栓施加超过其屈服强度，而低于其抗拉强度的设定拉力，当施加于所述螺栓的拉力达到设定拉力后再卸除拉力，以提高所述螺栓的拉压疲劳特性。

优选的，通过拉力机对所述螺栓施加拉力，所述拉力机的夹具一对所述螺栓的螺栓头一端进行夹持，所述拉力机的夹具二对所述螺栓的螺栓体一端进行夹持。

优选的，通过对所述螺栓施加超过其屈服强度的设定拉力，使得所述螺栓不受外力时，在头杆结合部和螺纹根部形成压应力。