（一）、為何要進行螺栓軸力研究

   高強度螺栓進行連接，由于受機件或裝備螺栓質量和安裝方面的影響，設備事故常有發生。其中，螺栓預緊力不足，造成螺栓松動，機件或裝備運行振動過大，螺栓在長期服役下，剪切斷裂，zui終造成重大事故的比例較大。究其原因，首先，是螺栓本身質量不過關，設計制造過程中出現問題；其次，就是在安裝及維護過程中螺栓預緊力不足，運行過程中振動造成的。

　　在螺栓斷裂失效的案例中，通過檢查螺栓化學成分、力學性能、金相組織等，發現各項指標基本合格，這就排除了螺栓的質量問題。排除了安裝現場特殊工況條件，螺栓失效的焦點就落在了安裝施工和調試檢修方面。

　　在安裝過程中，如果螺栓預載荷超過了范圍上限，螺栓會發生塑性變形，甚至被拉斷；如果螺栓預載荷小于范圍下限，兩連接部件中間會產生縫隙，在運行過程中，特別是惡劣工況時，機件的應力比正常時增加約95%，造成螺栓發生脆性斷裂。

　　螺栓的緊固程度，直接關系著機件或裝備的使用壽命。針對螺栓現狀，必須對已安裝的螺栓進行軸力檢測；且勞動強度大、預緊力測量的誤差等原因，造成螺栓發生事故。

（二）、軸力檢測的超聲波測量法的基本原理

　　人們在理論上對聲波與應力關系進行研究探索多年，進入21世紀，市場上已有了螺栓軸力超聲波測試系統。

  根據聲彈性理論，固體中的聲速與應力有關，在材料屈服強度以內，材料的伸長量與施加的張力呈正比，應力與伸長量的比值是一個常數，等于彈性模量E。

  超聲測量螺栓軸向應力，使用的是脈沖反射法。該法是將超聲波探頭用耦合劑放在螺栓的一端，探頭首先產生一個聲脈沖穿過螺栓的整個長度，在另一側被反射回超聲波探頭，測量脈沖信號的傳播時間。將螺栓規格參數事先輸入一起，便可得出聲脈沖傳播時間、螺栓伸長量、載荷和軸向應力。  

  材料中聲速隨著施加壓力的大小而變化，當螺栓施加張力載荷時，其聲速會變慢。試驗得出，施加載荷前后，螺栓因張力導致的超聲測量伸長量大約是物理伸長量的三倍。

（三）、軸力檢測的超聲波測量法的優點

    近年由于超聲波應力測量方法可直接測量，尤其是可以在役狀態的螺栓進行定期跟蹤檢測，所以發展較快。具有以下特點：

①精度高；②測量簡便；③誤差極小。

螺栓軸力超聲波測試系統將迎來越來越廣泛的使用。

（四）、上海天乘實業有限公司研發TCH-800C螺栓軸力超聲波測試系統

TCH-800C螺栓軸力超聲波測試系統 ↑

簡介：

螺栓預緊力、緊固軸力、軸向應力、可以采用超聲波直接實時測量, 智能螺栓系統發射和接收超聲波脈沖電信號、測量并計算發射和回波電信號之間時間差，即聲時差。

國內成功研制用于螺栓軸向緊固力測試的超聲波測試儀和系統，*自主知識產權，該測試系統通過超聲波橫波、縱波聲時與溫度和螺栓軸力變形的關系曲線，實時測算出螺栓裝配緊固軸力（夾緊力）、預緊力，

螺栓軸力超聲波測試儀廣泛應用于汽車、航空、航天、鐵路、風力發電、核能等裝配測試領域，已經成為螺栓緊固系統測試和制定螺栓裝配工藝必要檢測儀器，為螺栓產品研發和設計提供有力的保障，同時可以實時測試和監控緊固軸力變化。為螺栓緊固系統可靠安全運行提供保證。

螺栓軸向緊固應力超聲波測量系統，它由可發射并接收超聲縱、橫波的磁性換能器，縱波聲時測量部分，橫波聲時測量部分，溫度測量部分，單片機系統、測試軟件等組成。系統中存儲了眾多螺栓材料的縱、橫波聲時與應力、溫度的關系，可測量出常溫下各種已緊固的螺栓軸向應力或安裝過程中的螺栓預緊力，并可根據需要自動換算出螺栓的負載力或應力引起的伸長量。本實用新型具有結構簡單，攜帶方便，易于操作優點。

技術參數:

精度：±2%

螺栓測試范圍：M5--∞（無窮大）

可測量值：時間/伸長量/載荷（預緊力、軸力）/應力/應變

頻率范圍：0~10MHz

適用范圍：

•裝配工藝標定：螺紋緊固件力矩和預緊力關系；

•重要位置螺栓預緊力的現場測量；

•多個螺栓預緊力的實時監測；

•溫度：外接溫度探頭自動跟蹤，或手動溫度輸入；

•顯示類型 波形圖象液晶顯示；

•在批量裝配中，100% 的螺栓旋緊監控。