案例分析：螺栓“跑丟了”！

在車輛設(shè)計(jì)開發(fā)和售后實(shí)踐中，時(shí)而會(huì)碰到螺栓 “跑丟了” ，這種令緊固件工程師很尷尬的質(zhì)量事故。

其實(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的工程師不會(huì)慌張，新手工程師也不用緊張：因?yàn)殡m然緊固件最后的失效形式表現(xiàn)為螺栓、螺母松動(dòng)或斷裂，甚至“跑丟了”的螺栓脫落問題，但大多時(shí)候并不是緊固件的質(zhì)量有問題，也不是初始的緊固工藝不對(duì)；而是被連接件設(shè)計(jì)或生產(chǎn)質(zhì)量不佳或零件間的匹配不佳，導(dǎo)致緊固件在工作載荷下發(fā)生夾緊力的衰減。

當(dāng)問題發(fā)生后，應(yīng)該先確認(rèn)除了螺栓脫落，還有沒有其它的質(zhì)量問題發(fā)生。一般情況下，螺栓脫落不會(huì)第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，一定有其它的，比如異響這種問題發(fā)生。緊固件工程師必須要搞清楚，是螺栓脫落先發(fā)生，然后引起了別的質(zhì)量問題，還是先有被連接件的質(zhì)量問題發(fā)生，然后導(dǎo)致“螺栓跑丟了”的螺栓脫落問題。否則緊固件工程師會(huì)陷入質(zhì)疑前期的連接設(shè)計(jì)校核中，不能找到根本原因，耽誤問題的解決進(jìn)度。

介紹一個(gè)螺栓 “跑丟了” 的實(shí)際案例，說明被連接件由于沖擊強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致螺栓脫落的例子，為大家提供一個(gè)解決類似問題的思路。

一、問題描述

售后市場(chǎng)反饋車輛在行駛過程中發(fā)生異響，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)左側(cè)懸置安裝螺栓掉落，分動(dòng)器殼體右側(cè)懸置安裝點(diǎn)斷裂。

二、故障分析

當(dāng)螺栓脫落和殼體開裂同時(shí)呈現(xiàn)的問題發(fā)生后，應(yīng)該第一時(shí)間判斷是螺栓脫落先發(fā)生，導(dǎo)致了分動(dòng)器受力狀態(tài)改變，從而超出了殼體載荷極限使其斷裂；還是正相反，是殼體先開裂，導(dǎo)致了螺栓的受力狀態(tài)完全改變，被強(qiáng)制擰松了，然后跑丟了。責(zé)任明確，才能拉動(dòng)相關(guān)的資源解決問題，否則單憑緊固件工程師是無(wú)法解決問題的。

2.1 故障確認(rèn)

a. 殼體安裝位置附近斷裂，斷口及周邊存在嚴(yán)重磨損。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估，斷口處磨損嚴(yán)重，已無(wú)法進(jìn)行斷口分析，分辨不出是疲勞斷裂還是沖擊斷裂；

b. 懸置端螺紋孔內(nèi)存在大量泥土堆積；

c. 分析殼體內(nèi)螺紋，發(fā)現(xiàn)螺紋前三牙向內(nèi)傾斜，經(jīng)分析是螺栓松脫過程中 ，不斷給螺紋內(nèi)孔施加徑向力，導(dǎo)致螺紋變形。初步可以認(rèn)定，螺栓在脫離過程中，殼體內(nèi)螺紋孔已經(jīng)偏離了懸置螺紋孔，初步推斷分動(dòng)器的安裝位置已經(jīng)改變，導(dǎo)致螺栓脫落。

2.2 同型車輛追蹤

根據(jù)對(duì)同一工作現(xiàn)場(chǎng)的其他車輛調(diào)查，其中3臺(tái)螺栓原廠色標(biāo)未發(fā)生位移，扭矩抽檢均合格，但處于下限區(qū)間；另2臺(tái)螺栓原廠色標(biāo)有位移情況，扭矩偏低，綜上情況存在扭矩衰減現(xiàn)象。

經(jīng)過初步分析，確認(rèn)問題的根本原因是分動(dòng)器的殼體先開裂，導(dǎo)致了螺栓脫落。

三、做魚骨圖，分析開裂和扭矩衰減原因

鎖定因素：

a. 殼體機(jī)加工缺陷

b. 用戶使用工況

潛在因素：

c. 懸置平面度

d. 力矩檢測(cè)標(biāo)識(shí)確認(rèn)

3.1 零件質(zhì)量—?dú)んw機(jī)加工缺陷

a. 新殼體螺紋通止規(guī)檢測(cè)不通過：通止規(guī)首次擰入困難，分動(dòng)器殼體螺紋內(nèi)部雜質(zhì)較多。

b. 殼體加工懸置安裝點(diǎn)加工有豁口，經(jīng)CAE分析，豁口位置應(yīng)力較大，但仍滿足標(biāo)準(zhǔn)工況的強(qiáng)度要求。

3.2 外界因素—用戶使用工況

用戶用車工況惡劣，分動(dòng)器存在異?？呐龊蛣澓郏焊鶕?jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)考察，客戶車輛使用環(huán)境為油田，泥沙很大，路況顛簸不平，路面有深坑，中間有很高凸起，過深坑或者過凸起時(shí)，分動(dòng)器殼體有刮蹭痕跡。

根據(jù)采集的載荷譜，實(shí)際載荷為標(biāo)準(zhǔn)載荷的1.77倍，按此分析分動(dòng)器殼體懸置安裝點(diǎn)應(yīng)力超出材料極限。

3.3 零件質(zhì)量—懸置零件平面度

懸置的安裝平面度超差，平面度為0.634（要求平面度0.5），導(dǎo)致懸置與分動(dòng)器殼體安裝面貼合度差，是影響螺栓軸力的潛在因素。

3.4 設(shè)計(jì)因素—連接螺栓鎖緊力矩

每次有緊固連接點(diǎn)發(fā)生任何問題，重新審視和校核前期的擰緊工藝肯定是避免不了的。所以緊固件工程師做好文件記錄和歸檔是基本功，作業(yè)本不能丟。

懸置安裝螺栓鎖緊力矩60±5N.m，對(duì)應(yīng)預(yù)緊力27KN，經(jīng)分析計(jì)算該力矩滿足懸置滑移量要求。

3.5 裝配工藝—裝配影響和力矩檢測(cè)標(biāo)識(shí)確認(rèn)

問題發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)工程師也會(huì)牽涉其中，一定會(huì)被追溯作業(yè)記錄，現(xiàn)場(chǎng)的擰緊記錄和數(shù)據(jù)都會(huì)被重新核實(shí)。擰緊標(biāo)識(shí)和檢查標(biāo)識(shí)也會(huì)被追蹤。

懸置安裝點(diǎn)裝配工藝：氣槍打緊（40N.M）+手工定扭（60N.m），定扭套筒內(nèi)部有紅色印記，定扭后在螺栓帽上會(huì)留有紅色印記，生產(chǎn)線后端質(zhì)量人員會(huì)進(jìn)行進(jìn)行抽檢，并且有檢測(cè)標(biāo)識(shí)。現(xiàn)場(chǎng)的誤操作的原因可以排除。

四、根本原因確定和改進(jìn)措施

根據(jù)車輛行駛路面坑很深、突起高，綜合使用工況苛刻，已經(jīng)超出了車輛設(shè)計(jì)的最大載荷和機(jī)加工留下豁口存在應(yīng)力集中的事實(shí)。同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品整體外觀污漬明顯，大部分區(qū)域?yàn)槟嗤廖蹪n覆蓋，殼體表面有劃痕，說明分動(dòng)器直接受到了壞路面的沖擊的現(xiàn)象。

最后，確定螺栓跑丟了的根本原因是分動(dòng)器的殼體先開裂，導(dǎo)致了螺栓脫落。這時(shí)候緊固件工程師的工作基本完成。后續(xù)工作主要是跟蹤和督促相關(guān)工程師提升被連接件的質(zhì)量。

懸置工程師改進(jìn)懸置零件平面度防止扭矩衰減。分動(dòng)器的工程師提高分動(dòng)器殼體的強(qiáng)度防止開裂，控制螺紋孔清潔度防止假扭矩。整改后，再也沒有類似問題發(fā)生。