提升螺栓连接的抗疲劳性能需从材料、设计、工艺及环境适应等多维度综合实施，具体方法如下：

一、材料选择与热处理优化

1. 高强度合金钢

• 选用40Cr、35CrMo等合金钢，经调质处理（淬火+高温回火）提升综合力学性能，疲劳强度明显提高。

• 案例：8.8级螺栓预紧力控制在400MPa以下，避免塑性变形。

2. 表面硬化处理

• 渗碳/氮化：对螺纹表面进行渗碳（深度0.5-1.0mm）或氮化（深度0.2-0.5mm），表面硬度达HRC 55-60，耐磨性提升40%。

• 案例：风电主轴螺栓经氮化处理后，螺纹磨损量降低50%。

二、表面处理与涂层技术

1. 喷丸处理

• 在螺栓头下和螺纹表面引入残余压应力（可达-800MPa），抑制裂纹扩展。

• 案例：汽车变速器齿轮经喷丸后，疲劳寿命提升20%-30%。

2. 滚压螺纹工艺

• 替代切削工艺，减少表面缺陷，疲劳强度提高30%-50%。滚压后螺纹表面粗糙度降至Ra 0.8μm，应力集中系数降低。

• 案例：摩托车发动机螺栓采用滚压螺纹，寿命从2万公里延至5万公里。

3. 涂层技术

• Zn-Ni合金镀层：耐盐雾腐蚀＞1000小时，摩擦系数0.12-0.15，适合海洋或化工环境。

• 达克罗涂层：无铬锌铝涂层，耐高温300℃，适用于振动工况。

• 案例：船舶螺旋桨螺栓采用达克罗涂层，经500小时盐雾测试后无锈蚀。

三、螺纹设计优化

1. 细牙螺纹

• 相同公称直径下，细牙螺纹螺距更小，牙根厚度更大，应力集中系数低。

• 案例：M12×1.5细牙螺纹疲劳强度比粗牙高30%。

2. 牙型优化

• 增大螺纹牙底圆角半径（R=0.144-0.19P），降低应力集中系数，疲劳极限提升15%。

四、装配工艺准确控制

1. 预紧力控制

• 扭矩法：使用定值扭矩扳手，误差±5%。例如，M12螺栓目标扭矩90N·m，实际85.5-94.5N·m。

• 转角法：分两阶段拧紧（贴合扭矩+计算转角），精度±3%。如汽车底盘螺栓采用45°转角控制，预紧力散差≤8%。

• 屈服点法：监测扭矩-转角曲线，当螺栓进入塑性变形区时停止，精度±3%，适用于航空航天领域。

2. 均匀载荷分布

• 使用液压拉伸器对高精度螺栓（如风电主轴）进行轴向拉伸，避免偏载。

五、润滑与防松措施

1. 润滑剂选择

• 装配前涂抹MoS?膏体，摩擦系数降至0.05-0.1，高温下仍有效。

• 案例：航空发动机涡轮螺栓在650℃下摩擦系数保持0.12。

2. 防松设计

• 采用弹簧垫圈、锁紧螺母或化学胶（如乐泰243），防止松动导致的预紧力衰减。

• 案例：汽车轮毂螺栓每5000km复拧一次，扭矩衰减控制在20%以内。

六、环境适应设计

1. 高温环境

• 选择耐热材料（如INCONEL 718）或高温润滑剂（石墨粉），适用于发动机排气歧管等场景。

2. 腐蚀环境

• 使用不锈钢螺栓（316L）或镀层（如镀锌镍），耐盐雾腐蚀＞1000小时。

• 案例：海上风电螺栓经3年海洋环境测试后无腐蚀。

七、定期检查与维护

1. 扭矩复查

• 每5000km（汽车）或每年（工业设备）复拧一次，确保预紧力衰减≤20%。

2. 超声波检测

• 对关键连接（如风电塔筒）进行无损检测，早期发现疲劳裂纹。

• 案例：铁路轨道螺栓每6个月复拧一次，磨损失效率从5%降至0.5%。

八、创新防护技术

1. 自润滑复合材料

• 在塑料或金属基体中嵌入PTFE、石墨，实现终身润滑。

• 案例：汽车油底壳螺栓采用自润滑尼龙材料，寿命达10万公里。

2. 纳米涂层

• 类金刚石（DLC）涂层硬度20-40GPa，摩擦系数＜0.1，适用于高精度微小螺栓（如电子设备）。

• 案例：手机摄像头螺栓经5000次开合测试后无磨损。

通过上述系统方法，可明显提升螺栓连接的抗疲劳性能。例如：

• 汽车发动机正时链条螺栓：采用滚压细牙螺纹+MoS?涂层，经20万公里实测后，螺纹磨损量＜0.1mm，远低于设计限值0.3mm。

• 风电齿轮箱螺栓：通过液压拉伸器+PTFE涂层，在20年设计寿命内，咬死失效率为0.1%。

• 航空发动机高锁螺栓：经喷丸处理后，在应力幅150MPa下，疲劳寿命从5×10?次提升至2×10?次。