使用设计是高端紧固件可靠性的前提

航天科技集团 陈茂亭（总师）

【 紧固件产业 紧固件杂志 】高端紧固件是指用于高端装备或装备的高端部位紧固件，例如航空装备、海洋工程装备、轨道交通装备、卫星制造装备及应用、智能制造装备等领域，以及国防武器装备领域，这些领域科技含量高，创新内容多，结构复杂，由于工作环境和功能要求的特殊性，使用了大量的新型结构材料，采用了许多新型的结构形式，因此要求使用新型的紧固件和连接件；在汽车领域、生化领域以及风电领域等，其某些部位的连接和紧固件也涉及高的连接强度、先进的防腐蚀技术以及长寿命等要求，不是普通意义上认为的螺钉螺帽所能够胜任的，而是需要选用高端紧固件。显而易见，由于使用中的高端紧固件非正常失效可能造成的危害或损失难以估量，所以，如果说质量是紧固件的生命，那么，可靠性就是高端紧固件的灵魂。

对于紧固件来讲，人们对其产品和质量的认识如同对其他客观事物一样，随着经济和科学技术的进步而不断演变。由于历史的原因，在相当长的一段时间内，传统的质量观念强调紧固件符合连接的要求，即是能够“拧上去，紧固住”，也就是符合性要求。当代的紧固件及其质量的概念，尤其是高端装备制造的生成，在实践中人们从重视所要求的连接即符合性的要求，更强调连接的适用性要求，也就是说，紧固件在使用时能成功地适合用户明确的要求和隐含的需要才是高质量的。对高端紧固件可靠性的描述，适用国家标准规范的一般定义，是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。产品的质量低劣，可靠性不高，耐久性很差，不仅会造成极大地经济损失，甚至会危及人身安全及国家的安全。

保证高端紧固件的可靠性，就要采用系统的方法，实行可靠性工程。可靠性工程是指为了达到产品的可靠性要求而进行的使用设计（包括选型）、产品设计、生产、试验验证等一系列工作。这里特别提出使用设计的问题，是因为高端紧固件产品不同于其他产品，其使用设计和正确选型对于高端紧固件完成设定的功能具有非常重要的意义。实际上，紧固件本身是一个庞大的家族，有人曾粗略统计，国家标准内的产品就涉及300000个规格，另外还有各种行业标准。高端装备和装备的高端部位的连接，由于其连接的特殊需要，使用了大量的非标准产品。紧固件的连接，根据需要有大有小，大部分是群体使用，要能够适应连接的强度、应力、温度、环境等工况飞要求，还要受到安装操作空间的限制等等。因此，做好使用设计，正确合理选择高端紧固件的型号规格、防松形式、耐环境方式等是高端紧固件使用中实现可靠性的前提。

首先是高端紧固件的使用单位及其设计人员，要提高对紧固与连接的重要性的认识，增强相应的技术知识。在我国改革开放初期，有一段时间政策支持引进西方的先进产品和技术，在消化吸收的基础上实施国产化，并以国产化率衡量引进的成果。当时的标准件行业曾流传这样两个故事：一是说在表扬桑塔纳轿车的国产化率达到80%时，同时指出其使用紧固件的进口率则仍然不低于80%；另一个故事仍是说上海。上海飞机公司与麦道公司合作，为其生产某型号飞机的尾翼和翅膀。装配时发现少了几颗紧固件，现场又说用国产的紧固件替代，外方坚决不同意，并坚持从美国空运这几颗短缺的紧固件，以缩短装配线的停工间隔。流传这两个故事，一是要说西方国家作为先进的工业化国家，其对紧固件的重视程度应该能够给我们某些启示；另外也说明，他们在部件、大件方面相信我们具有生产和质量保障能力，而又对我们的紧固件“很不放心”，这对我们紧固件的技术研发和制造似是无意地抽了一鞭子。

有一种说法，系统设计人员在选用紧固连接件时，给予怎样的重视都不为过分。某电子产品单位2009年有过一次质量统计，其中因为紧固件选用和使用不当导致的质量事故占到30%还多！其中有螺钉过长把对面的电路顶坏的；有在试验时因为螺丝松动造成电信号不稳，找原因就找了十几天；还有产成品搬运时听到里面有多余物的“哗啦哗啦”响声，不得不拆开检查，原来是一个平垫片在自由活动！值得欣慰的，我国的高端制造业的部分行业，随着技术的进步和对引进技术的消化吸收再创新，对紧固件重要性的认识从设计人员到领导都有了质的提升，反应了我国高端技术的层次达到了新的水平。例如航空航天业，紧固件及其连接已经常被作为重要技术事项进行专题讨论；设计人员也常常表现出对新的连接理论、新的连接方式和新的紧固件知识的渴求。航天某单位为解决现有力矩安装要求不充分，覆盖率不高的问题，曾组织相关部门针对紧固件定力矩问题开展了多次研讨，从研究确定力矩值、采取先进的工艺方法提高装配保障能力和研究应用紧固件先进放松手段三方面开展专题工作。某些机构的机械类元器件M3以上螺钉已100%落实了力矩要求，其他受操作空间限制的部位和部件，采用了多环节保障防松措施，极大地提高了紧固件安装和使用的可靠性。