2026-02-No1-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 (2026-02-No-1)：

#技術主題 : #以螺紋根部局部滾壓強化技術提升螺栓疲勞壽命

螺栓螺紋疲勞壽命關係結構安全與運行穩定，螺栓疲勞斷裂常始於螺紋根部，提升其壽命可減少裂縫生成、延長使用時間，降低維修頻率與成本。
Huang 等人[1] 提出螺紋根部局部滾壓強化技術，以提升螺紋根部強度及疲勞壽命。實驗試件為中碳鉻鉬合金結構鋼(42CrMo) 高強度螺栓，螺紋規格為M12，螺紋滾牙成形後，以輥輪進行螺紋根部滾壓強化後，再進行高頻拉伸疲勞測試。比較不同根部滾壓力螺紋 (RS 2.5 / 3.5 / 4.5 kN)與無強化螺紋 (US)，從實驗結果知：(1)流線組織細化深度，與滾壓力成正比 (2) 表面硬度，與滾壓力成正比 (3) 表面粗糙度，隨滾壓力增加而先降後升 (4) 螺紋疲勞壽命，與滾壓力成正比，壽命提升可達11倍 (RS-3.5)。

此技術論文，以螺紋滾牙後進行『螺紋根部局部滾壓強化』處理，當滾壓力為3.5 kN時，螺栓的疲勞壽命提升約11倍，表面硬度與晶粒細化效果皆有效提升。此技術對於風電、航空與高鐵等依賴螺栓結構的行業具有重要應用潛力。

量化數據說明：
(1) 流線組織細化深度，與滾壓力成正比：
無強化螺紋 35.94 um / RS-2.5 為 79.53 um / RS-3.5 為 87.54 um / RS-4.5為 88.81 um。

(2) 表面硬度，與滾壓力成正比 : 
原始表面硬度 500 HV / RS-2.5 與 RS-3.5 約為 540 HV / RS-4.5 避免發生缺陷導致硬度降低。

(3)表面粗糙度，隨滾壓力增加而先降後升 :
原始表面 1 um / RS-2.5 為 0.74 um / RS-3.5 為 1.14 um / RS-4.5 為 1.43 um

(4) 螺紋疲勞壽命，與滾壓力成正比 :
原始表面 540,426 次 (基準) / RS-2.5 為 1,460,204 次        (2.7 倍) / RS-3.5 為 5,999,861 次(11 倍) / RS-4.5 因螺紋變形而無法測試。

應用該技術，可協助產業透過『以螺紋根部局部滾壓強化技術提升螺栓疲勞壽命』，建立『螺栓產品設計』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] Huang, Z., Chen, S., Xu, Z., Zhong, F., Li, Z., Chen, W., ... & Guo, B. (2026). Enhancing Surface Integrity and Fatigue Performance of 42CrMo Rolled Threads Through Localized Root Rolling Strengthening. Coatings, 16(1), 90., https://www.mdpi.com/2079-6412/16/1/90

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2026-02-No1, 以螺紋根部局部滾壓強化技術提升螺栓疲勞壽命, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_3bd7700a-8cb3-471b-9e04-2b1e92f73577

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Tag: #Fastener, #Bolt, #ProcessDesign, #Fatigue, #Screw.

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#Further Information : 

#Article Type : Reference Review, Paper, Summary.
#Title : Enhancing Surface Integrity and Fatigue Performance of 42CrMo Rolled Threads Through Localized Root Rolling Strengthening.
#Product : High strength Bolt, 40CrMo, M12, Thread.
#Technology : Process design, Threading, Rolling, 
#Process Design : Threading, Thread Rolling, Tension–tension fatigue test.
#Benefit : High production efficiency, Low material waste, High material usage.

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