2024-12-No2-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2024-12-No-2)：

#技術主題 : #扣件安裝孔耐疲勞性能提升技術

螺栓連接等結構元件的使用壽命，通常受到緊固孔周圍疲勞損傷的限制，在孔周圍預先引入殘留環向壓縮應力，能延緩疲勞裂紋的形成與成長，但需要高精度的初始孔加工精度(預鑽孔)，進而導致處理過程複雜。

Maximov 等人 [1] 提出一種改良的分離心軸裝置及預應力施加技術，由一個喇叭狀心軸與一個可擴張的彈性套筒及油壓驅動裝置所組成，並利用X光繞射分析技術量測殘留應力 (D8 ADVANCE 繞射儀)。以鋁合金2024-T3工件為例 (外徑32mm、厚度6mm)，預鑽孔孔徑為 8.0~8.2 mm，冷擴孔程度(degree of cold expansion, DCE) 介於 3.97～4%。對預鑽孔施加預應力時，將分離式心軸置於孔中，使用油壓裝置拉動喇叭狀心軸，該心軸通過彈性套筒，將套筒撐開向孔壁加壓形成殘留環向壓縮應力區域，殘留應力深度達 5mm，殘留應力介於-250 MPa (入口端) 至 -300 MPa 間 (出口端)，再進行孔徑精加工(鉸孔)，移除適當厚度的塑性變形層(0.1~0.2 mm)，使殘留應力均勻分佈(介於-50～-100MPa間)，進一步提升6倍的疲勞壽命 (151,300 提升至 1,000,000 次循環)。

本技術論文提出之殘留應力提升技術，在航空、汽車與鐵路零件製造領域，利用改良分離心軸方法，能有效提升零件的疲勞壽命，延長使用壽命並減少維護需求，可應用與較大範圍的孔徑公差，進一步提高加工靈活性與效率，減少對高精度設備的依賴，為結構元件加工提供更高效、更具成本效益的解決方案。應用該技術，可協助產業透過『扣件安裝孔耐疲勞性能提升技術』，建立『扣件結合孔處理技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#參考資料：

[1] Maximov, J., Duncheva, G., Anchev, A., Dunchev, V., & Daskalova, P. (2024). Modified Split Mandrel Method and Equipment to Improve the Fatigue Performance of Structural Components with Fastener Holes. Metals, 14(3), 303., https://www.mdpi.com/2075-4701/14/3/303

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2024-12-No2, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_1bf7a1ed-4367-4604-8bbb-dad3cc0e3588

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Tag: #Fastener, #FastenerHole, #Fatigue, #Drill, #Screw.

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