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一、首先了解螺栓,简单介绍下螺栓螺栓:
机械零g,配用螺母的圆柱Ş带螺纹的紧固件。由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一ȝZg,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。
螺栓有多种类型。
按连接的受力方式分:有分普通的螺栓和有铰制孔用的螺栓。
按头部Ş状分:有六角头的,圆头的,方Ş头的,沉头的等等。
按螺纚w度分为全螺纹和非全螺纹两籏
按螺纹的牙型分ؓ粗牙和细牙两类,粗牙型在螺栓的标志中不显示。
螺栓按照性能等分ؓ3.6、4.8、5.6、5.8、8.8、9.8、10.9、12.9八个等,其中8.8级以上(含8.8级)螺栓材质Z碛_金钢或中碳钢并经热处理(淬火+回火),通称高强度螺栓,8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓。
普通螺栓按照制作精度可分为A、B、C三个等级,A、B级为精制螺栓,C级为粗制螺栓。对于钢结构用连接螺栓,除特别注明外,一般为普通粗制C级螺栓。当然还有其他异型螺栓和特殊用途螺栓, 就不再介绍了。我们通篇都以10.9级高强度螺栓为例吧,来聊聊螺栓的那些事。
二、要做好一颗螺栓,需要先设计一颗螺栓
要想做好一件东西,首先要求定义好他的特性要求,这里就是技术要求吧,怎么定义技术要求呢,其实真的挺难得,你必ȝ道功能要求和技术要求之间的联系,技术要求来自于功能要求,功能要求是来自于使用者或者是使用环境的或其他外界条g的要求。功能要求分析可以采用质量功能展开(亦称质量屋)技术进行分析,这里不介绍了。
怎么才能把功能要求{化成技术要求呢,这就需要有一定的技术积累了,举两个简单的例子,你想让螺栓的抗疲力_度好一些,p合理设计螺栓头部过渡圆角、螺栓根部圆角、螺纹和螺杆过渡处,然后把这些设计好的信息反映到设计囄上或技术要求中。再比如,实际应用中要求螺栓在比较恶略的腐蚀环境中长期不被腐蚀,你就需要按照腐蚀环境Ҏ相应的标准来选择合适的表面处理或者螺栓材料来满应用环境要求。
另外螺栓的性能等,螺纹公差等,尺寸粑ֺ等,表面处理Ҏ等都是设计中要考虑的因素,甚至有些工序的先后顺序也需要在设计时定义好(比如滚螺纹和调质处理,前后顺序颠倒之后对螺纹的疲力_度是有一定媄响的)。
三、要使螺栓满趛_用需要,材料需选好
其实螺栓设计时,材料就应该已经选好了,这里在单独说一遍是因ؓ作者认为材料真的很重要,大部分螺栓都是普通碳钢或者合金钢,这是普通情况,而螺栓有可能用在高腐蚀性环境或者温度变化比较大的环境中,或者极端温度环境,那么普通碳钢或者合金钢׃太合适了,比如普通碳钢材料在极端低温情况下就会变脆,Ҏ在毫无征兆的情况下生脆断。而如果将其应用于高温环境下,普通碳钢会产生蠕变,卛_螺纹没有村֊的情况下,螺栓的预紧力׃降低,Ҏ产生村֊或疲力_效。
另外有一些螺栓还要求,高抗蠕变性能、良好的抗应力腐蚀性能、抗氧化性能和较低的缺口敏感性。
四、设计材料准备好,工艺顺序很重要
螺栓是怎么刉出来的呢,一般大扚w生时,都是用整盘盘条,然后校直之后截断成需要的长度的。有些工序是可以Ҏ生厂家的生产设备布局调换顺序的,但是有些工序是不能调整的,如果工序调整了就可能影响产品质量,或降低品性能。
工艺顺序确定的一个重要的依据是在不媄响品性能,或者在保证产品质量的前提下,使生产效率提高,减低生成本。
哪些工艺顺序调整了会影响产品质量呢,比如热处理和滚压螺纹,如果螺栓没有Ҏ的抗疲劳性能要求,热处理后滚压螺纹或者热处理前滚压螺纚w是没有问题的,但是如果对疲力_度要求高的话,就必d热处理后滚压螺纹。
盘元-校直-退火-剥氧化皮-墩头-热处理-滚螺纹-表面处理-润滑-包装
五、镦螺栓头
冷镦工艺是紧Zg头部成型的首选工艺,冷镦工艺h生率高,材料利用率高、表面质量和内部质量高等特点,当钢棒被截断成需要的长度后,就可以镦头了,镦头可以是冷成型也可以是热成型。一般情况下比较小的螺栓采用冷镦成型,大的螺栓采用热镦成型。
锻造成型的螺栓头,金属纤维连箋,强度高,抗疲x能更好。
六、热处理
热处理高强度螺栓的制造中的重要工序之一,其目的是提高紧固件的综合力学性能,热处理工艺对紧固件,特别是高强度螺栓的内部质量有着非常重要的媄响。
随着时代的发展,90年代以后h保护作用的连续热处理生线占据了dC。该装置除具有优良的密封性能外,还可通过计算机对温度和工艺参数进行精确控制,并具有设备故障报警和昄功能。在淬火和回火热处理的全过程中,炉外会生一些氧化气体。通过一d的化学变化和高强度螺栓表面的锈蚀,高强度螺栓材料会自行q。据技术h员介绍,中碳合金钢脱x碳钢q严重,q最快温度在700~800℃之间。
q是螺栓在热护理阶段需要预防的一种失效因素,q会引起局部强度降低,在螺栓受力是Ҏ产生微裂纹,然后发展成疲力_效。
螺纹表面增碳会强度增加而塑性降低,D延迟裂纹或者断裂。
煤气控制不好,还会造成螺杆q超差。在高强度螺栓冷镦粗过程中,原材料的退火脱碛_不仅存在,而且挤压到高强度螺栓螺纹的顶部。此时,需要淬火的高强度螺栓表面不需要预先设计的硬度,此时高强度螺栓的力学性能将大大降低。
炉气的碳FF上来说,是指在一定温度下,炉内气氛与一定含碳量的钢件相界面上化学反应达到h衡的炉气状态。炉气的碛_高低军_于炉气本身的组成成分、炉气所处的温度以及炉内的催化、催化剂条g等因素。对保护气体而言,炉气的碳势应与钢件本身的含碳量相当或略高,这样才能佉K件在加热过程中不发生氧化和脱碳作用。
Z使碳势对渗碳过程产生有利的综合效果,可分殉|制炉气的碛_,卛_始阶段尽可能提高碛_,因ؓ这时工g的吸碌力很强,不易产生炭黑,碛_高可使渗层表面的浓度梯度大,有利于进行扩散,并提高渗速。第二阶段要适当降低碛_,因ؓ表层已徏立了较高的浓度梯度和辑ֈ了一定的渗层深度,这时工g表面的吸碌力已开始下降,所以碳F宜太高,以免产生炭黑。第三阶殉|扩散时期,炉内碛_可进一步降低,以表层的碳浓度梯度和渗层深度达到工Z的要求。
七、滚压螺纹
滚压螺纹之前,需要把将要滚压螺纹的部分R削至螺纹中径尺寸。滚压由丝板(滚模)压力使螺Ҏ形。滚压工艺Ş成的螺纹优点是螺纚w分的塑性金属纤维流F被切断,因此螺栓强度增加,粑ֺ高,质量均一,因而滚压工广泛采用。
为了制出最终产品的螺纹外径,所需要的螺纹坯径是不同的,因为它受螺纹精度,材料有无镀层等因素限制,比如 如果螺纹将来要做热镀锌表面处理,在螺纹加工时就要考虑表面处理对螺纹最终尺寸的影响,在滚压螺纹是就需要提前。
滚(搓)压螺Ҏ指利用塑性变形螺纹牙成形的加工Ҏ。它是用带有和被加工的螺纹同栯距和牙Ş的滚压(搓丝板)模具,一Ҏ压圆柱Ş螺坯,一边螺坯转动,最终将滚压模具上的牙Ş转移到螺坯上,使螺Ҏ形。
滚(搓)压螺纹加工的共同Ҏ滚动转数不必太多,如果过多,则效率低,螺纹牙表面容易生分ȝ象或者ؕ扣现象。反之,如果转数太少,螺纹直径Ҏ失圆,滚压初期压力异常增高,造成模具寿命缩短。
滚压螺纹常见的缺陷:螺纹部分表面裂纹或划伤;乱扣;螺纹部分失圆。这些缺陯大量发生,׃在加工阶段被发现。如果发生的数量较少,生过程注意不到这些缺陷׃流通到用户,造成ȝ。因此,应归纛_工条件的关键问题,在生产过程控制这些关键因素。
八、表面处理
用于生螺栓的材料有很多,比如,碳钢、合金钢、以及不锈钢。但是最常用最经济的材料还是碳钢。碳钢本身没有防腐能力,因此需要在其表面进行适当的处理才能满足防腐的要求。不同的表面处理Ҏ有不同的防腐等,并且防腐涂层的特性也各有差异,不同涂层的用温度也各有不同,下面介绍几种常用的螺栓表面处理方法。
九、润滑
不同的润滑材料涂覆在相同的螺面摩擦系C不尽相同,即同一种润滑材料涂覆在不同表面处理的螺面,摩擦L也会不同。并且不同的润滑材料适用的工作温度也不尽相同,超出工作温度范围,׃失去润滑作用。
一般a脂即可v到润滑的作用,也具有一定的防腐效果,但是如果环境温度高于120摄氏度,׃发挥。a脂没法应用于真空环境中。石墨是一种很好的螺纹润滑剂,但是矛_必须和流体介质合用,矛_的工作温度受介质的工作温度媄响。
二硫化钼是最常用的润滑剂,二硫化钼低温减磨效果很好,当温度高于390℃时,就变成了三硫化物,会v到增磨的作用。以下ؓ不同的润滑材料与不同的螺面处理匹配时,摩擦L的可能范围。
因此,只有设计、选材、热处理、滚压螺纏V表面处理、润滑等重要工艺都做好了,才可能做量好的螺栓。