正文: Keisuke Okada

《Bolted》有幸訪問日本頂尖的螺栓專家Tomotsugu Sakai博士。他的著作《螺栓連接工程──基礎和應用》（Bolted Joint Engineering – Fundamentals and Applications）是螺栓緊固領域的權威之作，備受贊譽。

文章首次出版于: Bolted #1, 2017.

《Bolted》有幸訪問日本頂尖的螺栓專家Tomotsugu Sakai博士。他的著作《螺栓連接工程──基礎和應用》（Bolted Joint Engineering – Fundamentals and Applications）是螺栓緊固領域的權威之作，備受贊譽。

什么是理想的緊固？這個問題在您的書中也有講過。
「理想的緊固應該是基于可廣泛使用的標準化的緊固件實現的，而不是基于專門設計的零件。更重要的是，螺栓的緊固設計應該做到萬無一失，才是理想的緊固。哪怕有一個失誤，整個產品設計就算失敗，所以你必須注意方方面面。」

在螺栓緊固中使用潤滑油有沒有好處？
「是的，如果被緊固的對象不會彼此滑移，那么降低摩擦系數從各方面來說都是有利的。如果被緊固的對象處于『松動的環境』，那么一旦摩擦系數降低，它們就容易松動，但這種松動并不是必然的。
假如它們在超過某個極限的力的作用下，彼此反復滑移，就可以說處于『松動的環境』。」

外力是如何造成剪切方向、軸向和扭轉滑移的？
「在剪切方向施加外力，就會引起滑移。如果軸向施加外力，被緊固的對象將彼此分離。在這些情況下，摩擦系數越低，就越容易松動。
我在寫《螺栓連接工程──基礎和應用》這本書的時候，是從傳統的角度來看待滑移現象，以解釋被緊固對象在接觸面上的滑移，即所謂的『宏觀滑移』。你用肉眼便可觀察這一現象，因為這種滑移只需0.1毫米便可目視確認。大概在1988年，人們發現在宏觀滑移之前會發生不可見的『微觀滑移』，它能引起轉動，但是這種轉動非常微小，無法肉眼判斷是否沿松動方向旋轉。『微觀滑移』現象能使軸向力逐漸減小。《日本精密工程學會雜志》的一篇文章對此有過介紹。」

「如果被緊固對象彼此接觸，常規的試驗就無法測量接觸面的特定部位或者其他部位的滑移量。但是所有這些數值可以用有限元法（FEM)來計算。緊固件行業從2000年開始使用這種算法，如今大多數的螺紋緊固件研究都會用到它。2006年，Satoshi Izumi博士等人在一篇論文中宣布，逐漸旋轉松動是微觀滑移（不可見的微小滑移）而非宏觀滑移（清晰可見的滑移）造成的。我第一次讀到這篇文章的時候深感震驚，其中講到，當微觀滑移重復發生時，就會引起微小的旋轉松動，每1000次旋轉1度，或者說每次1/1000度。1/1000度的旋轉用肉眼根本觀察不到。對此，有限元法可以大顯身手，結果證明微觀滑移的確會引起旋轉松動。我覺得我有麻煩了！[笑]這些結果徹底動搖了滑移臨界量的概念。
我曾想到微觀滑移必然會導致微動磨損，但沒想到還會引起旋轉松動。當時我沒有辦法進行測試。這真是讓人大開眼界的經驗。」

資料： 微觀滑移
這是一種肉眼看不到的滑移。它能逐漸減少夾緊力，最終導致可見的旋轉松動（宏觀滑移）。材料的沉降和松弛也會降低夾緊力。Nord-Lock集團研發的X系列防松墊圈能夠防止這兩種形式的滑移，它通過彈簧效應抵消夾緊力的損失，而楔形效應則能防止螺栓自發松動。

資料：TOMOTSUGU SAKAI博士

• 1941 – 出生于日本岡崎市

• 1979 – 任職于豐田汽車，獲得工程博士學位，主要從事各種汽車零部件的強度和耐久性測試、研究和開發。

• 2001 – 調往Toyota Techno Service Corp，從事螺紋緊固件的教育和技術咨詢工作。

• 2007至今 – 退休后成立Sakai Consulting Office on Bolted Joint Engineering，提供螺栓緊固教育和技術咨詢。