图文详解紧固件基础、生产工艺 及检验

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1、紧固件基础知识

1.1 概述

紧固件指能够起紧固作用的零件。螺纹紧固件是指带有螺纹的紧固件,是根据一定的尺寸制造的,它通过外螺纹和内螺纹的相互配合来发挥其基本功能,我们正是利用螺纹紧固件具备的这种功能,使螺纹紧固件在物体与物体的连接和紧固上,以及物体的移动等方面起到很大作用。

紧固件不仅包括螺纹紧固件,还有垫圈、铆钉、销等。

1.2 紧固件分类

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1.3 螺纹

1.3.1分类(按用途)

根据用途可把螺纹分成四类

① 紧固螺纹,包括普通螺纹;过渡配合螺纹;过盈配合螺纹;小螺纹;MJ螺纹

② 传动螺纹,包括梯形螺纹;锯齿形螺纹;方形螺纹。

③ 管螺纹,55°牙型角的管螺纹;60°牙型角的管螺纹;米制锥螺纹;干密封管螺纹。

④ 专用螺纹,包括光学仪器用螺纹;锻钢阀门用短牙梯形螺纹;机床梯形螺纹丝杠;石油螺纹;气瓶螺纹等等。

1.3.2 五要素

螺纹由牙型、直径、螺距、线数和旋向(螺纹几何尺寸的五要素)确定。只有五要素完全一致的内外螺纹才能配合使用。

在五要素中,牙型、公称直径、螺距又是主要的三要素,国家标准规定了一些标准的牙型、公称直径和螺距,凡是这些要素都符合标准的都称为标准螺纹。

牙型符合标准,但公称直径或螺距不符合标准的称为特殊螺纹,牙型不符合标准的称为非标准螺纹

1.3.3 螺纹牙型

在通过螺纹轴线的断面上,螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。它有三角型、梯型、锯齿型和方型等,不同的螺纹牙型有不同的用途,并由不同的代号表示。

1、普通螺纹(M)

普通螺纹是最常用的连接螺纹,牙型为三角形,牙型角为60° ,螺纹特征代号为M。普通螺纹又分为粗牙和细牙两种,它们的代号相同。

一般连接都用粗牙螺纹,当螺纹的大径相同时,细牙螺纹的螺距和牙型高度比粗牙小,因此细牙螺纹适用于薄壁零件的连接。

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▲图 普通螺纹

2、英制管螺纹(G、R、Rp、Rc)

管螺纹主要用于连接管子,牙型为三角形,牙型角为55°,管螺纹有两类:

1)非螺纹密封的管螺纹 螺纹种类为G,其内、外螺纹均为圆柱螺纹,内外螺纹旋合无密封能力,常用于电线管等不需要密封的管路中的连接。

2)螺纹密封的管螺纹 螺纹种类代号有3种:圆锥外螺纹为R;圆锥内螺纹(锥度1:16)为Rc;圆柱内螺纹为Rp。这种螺纹可以是圆锥内螺纹与圆锥外螺纹相连接,也可以是圆柱内螺纹和圆锥外螺纹相连接,其内外螺纹旋合后有密封能力,常用于水管、煤气管、润滑油管等。

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▲图 管螺纹

3、梯型螺纹(Tr)

梯型螺纹是常用的传动螺纹,牙型为等腰梯形,牙型角为30 °,螺纹种类代号为Tr。

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▲图 梯型螺纹

4、锯齿型螺纹(B)

锯齿型螺纹是一种单向受力的传动螺纹,牙型为不等腰梯形,一侧边牙型角为30 °,另一边牙型角为3 °,螺纹种类代号为B。

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▲图 锯齿型螺纹

1.3.4 螺纹直径

螺纹的直径有大径(D或d),小径(D1或d1)及中径之分。普通螺纹和梯型螺纹的大径又称公称直径。螺纹的顶径是与外螺纹或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径,即外螺纹的大径或内螺纹的小径;螺纹的底径是与外螺纹或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径,即外螺纹的小径或内螺纹的大径。

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▲图 螺纹直径

1.3.5 螺纹旋向

螺纹有左旋和右旋之分。顺时针旋入的螺纹称右旋螺纹,逆时针旋入的螺纹称左旋螺纹,工程上常用右旋螺纹。

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▲图 螺纹旋向

1.3.6 螺纹线数

螺纹有单线和多线之分,沿一根螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹,沿2根以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。

连接螺纹大多数为单线。

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▲图 螺纹线数

1.3.7 螺距和导程

螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距。沿同一条螺旋线旋转一周,轴向移动距离称为导程。单线螺纹的导程等于螺距,多线螺纹的导程等于螺距X线数。

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▲图 螺距和导程

1.3.8 标注方法

例如:M 10×1 LH –7H-L

◆ M表示普通螺纹特征代号;

◆ 10×1表示公称直径×螺距,粗牙不注螺距;

◆ LH表示左旋螺纹代号,右旋螺纹不注出旋向代号;

◆ 7H表示公差带代号;

◆ L表示旋合长度组别代号。中等长度不注出组别代号,特殊需要时注出具体长度值。

1.4 螺纹配合等级

螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小,配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。

对统一英制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:1A、2A和3A级,内螺纹有三种等级:1B、2B和3B级,全部都是间隙配合。等级数字越高,配合越紧。在英制螺纹中,偏差仅规定1A和2A级,3A级的偏差为零,而且1A和2A级的等级偏差是相等的。

等级数目越大公差越小,如图所示:

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公制螺纹:外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h和6g,内螺纹有三种螺纹等级:5H、6H、7H。

在公制螺纹中,H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值,e、f和g的基本偏差为负值。

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1、H是内螺纹常用的公差带位置,一般不用作表面镀层,或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。

2、g常用来镀6-9um的薄镀层,如产品图纸要求是6h的螺栓,其镀前螺纹采用6g的公差带。

3、螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹, 标准推荐采用6H/6g的配合。

1.5 紧固件标记方式

1、引用标准

GB/T 1237-2000 《紧固件标记方法》、 GB/T 3099.1-2008《紧固件术语、螺纹紧固件、销及垫圈》。

2、紧固件的完整标记

GB/T 1237-2000规定,一项完整的紧固件标记共含类别、标准编号、螺纹规格或公称尺寸,其他直径或特性、公称长度、螺纹长度或杆长、产品型式、性能等级或硬度或材料、产品等级、扳拧型式、和表面处理等11项

螺栓 GB/T 5782—2000 – M12 × 80 – 8.8 – A – zn·D

3、紧固件的标记简化原则

紧固件的标记可按下列简化原则进行简化:

1)紧固件名称和标准编号中的年代号允许省略;

2)当紧固件产品标准中只规定一种型式、精度、性能等级或材料、热处理以及表面处理时,允许省略;

3)当产品标准规定两种以上型式、精度、性能等级或材料、热处理以及表在处理时,可规定省略其中的一种。

简化后

螺栓 GB/T 5782 – M12 × 80

螺母 GB/T 6170 M12 – 10 – O

1.6 紧固件常用材料

一、紧固件常用材料分类

目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、黄铜、铝合金四种材料。

1.碳钢

按碳钢材料中碳的含量区分为:低碳钢、中碳钢、高碳钢以及合金钢

1)低碳钢C≦0.25%,国内通常称为A3钢。主要用于4.8级螺栓,4级螺母,小螺丝等无硬度要求的产品。

2)中碳钢0.25%<C≦0.60%,国内通常称为35#、45#钢。主要用于8级螺母、8.8级螺栓。

3)高碳钢C> 0.60%,目前市场上基本没有使用。

2、不锈钢

主要分奥氏体(18%Cr、8%Ni),优点:耐热性好、耐腐蚀性好、可焊性好

3、铜

常用材料为黄铜、锌铜合金

4、合金钢

也侠义指铬钼合金钢

二、常见紧固件选用材料

1、螺栓、螺柱、螺钉:

3.6级、4.6级、4.8级、5.6级、5.8级、6.8级一般选用碳钢,不再进行热处理;

8.8级、9.8级一般选用低碳合金钢或中碳钢,淬火+回火;

10.9级一般选用低、中碳合金钢或合金钢,淬火+回火;

12.9级一般选用合金钢,淬火+回火。

2、螺母:

4、5、6级一般选用碳钢,不需热处理,8、9级一般使用中碳钢,淬火+回火;10级、12级为改善机械性能,会添加合金元素,淬火+回火。

3、材料:

1、碳(C):提高钢件强度,尤其热处理性能;但随含碳量的增加塑性和韧性下降,会 影 响到钢件的冷镦性能和焊接性能;

2、锰(Mn):提高钢件强度,并在一定程度上提高可淬性,即在淬火时增加了淬硬渗入的强度,锰还能改进表面质量,但是太多的锰对延展性和可焊性不利同时 会影响电镀时对镀层的控制;

3、镍(Ni):提高钢件强度,改善低温下的韧性,提高耐大气腐蚀能力,并可保证稳定 的热处理效果,减小氢脆的作用;

4、 铬(Cr):提高可淬性,改善耐磨性,提高耐腐蚀能力,并有利于高温下保持强度;

5、钼(Mo):能帮助控制可淬性,降低钢对回火脆性的敏感性,提高高温下的抗拉强 度有很大影响;

6、硼(B): 能提高可淬性,并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应;

7、矾(V):细化奥氏体晶粒,改善韧性

8、硅(Si):保证钢件强度,适当的含量可以改善钢件塑性和韧性。

9、硫(S)改善切削性,产生热脆现象,恶化钢的质量,S含量的增加,对焊接性也会产生不好影响。

10、磷(P)固溶强化及冷作硬化作用很好,与钢联合使用,提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能,但降低其冲击性能,与S、Mn联合使用,改善切削性,增加回火脆性及冷脆敏感性

2、紧固件制造工艺

2.1 紧固件生产工艺流程

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2.2 紧固件生产工序简介

2.2.1 盘元

盘元又称线材或盘料,是钢坯加热轧延制而成。(热轧盘条由于其尺寸和表面质量状况而不能用于紧固件的生产,必须经过再加工。)

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2.2.2 退火

退火:将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。

目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化,改善塑性和韧性,使化学成分均匀化,去除残余应力,或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种,如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火,以及稳定化退火、磁场退火等等。

球化退火—使碳化物球化,材料具有塑性

将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

钢经轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。

而经球化退火得到的是球状珠光体组织,其中的渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,和片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形和开裂倾向小 。

检验球化组织与脱碳层,确认球化效果。

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▲图 退火不良质量问题——脱碳

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▲图 退火不良质量问题——组织异常

2.2.3 酸洗、磷化及皂化

设备:酸洗池,水洗池、磷化池,皂化池

酸洗目的:除去线材表面的氧化膜,锈渍。

磷化目的:在金属表面形成一层磷酸盐薄膜,以减少线材抽线以及冷墩或成形等加工过程中,对工模具的擦伤,起到润滑作用。同时一定的也有防锈作用。

皂化目的:提供润滑作用

水洗目的:防止酸液带入下一池中

检验表面状况:磷化膜、擦伤、划痕、氧化皮

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▲图 酸洗不良——氧化皮残留

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▲图 磷化不良——磷化膜不均

2.2.4 拉丝

设备:拉丝机,拉丝模

拉丝的目的:为冷镦生产提供相应规格的线材。

拉丝:线坯在一定的拉力作用下,通过模孔发生塑性变形,使截面减小、长度增加的一种压力加工方法

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▲图 立式拉丝机

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▲图 卧式拉丝机

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▲图 拉丝示意图

检验材料直径、检验表面状况

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▲图 微裂纹

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▲图 带状组织

检验材料直径、检验表面状况

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▲图 拉丝缺陷——划痕

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▲图 拉丝缺陷——划痕

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▲图 竹节

2.2.5 冷镦

设备:冷镦机 冷镦模

冷镦是利用模具在常温下对金属棒料镦挤成形的锻造方法。通常用来制造螺钉、螺栓、铆钉和螺母等。可以减少或代替切削加工。

冷镦材料利用率可达80~90%。冷镦多在专用的冷镦机上进行﹐便于实现连续﹑多工位﹑自动化生产。在冷镦机上能顺序完成切料﹑镦头﹑聚积﹑成形﹑倒角﹑搓丝﹑缩径和切边等工序。生产效率高。棒料由送料机构自动送进一定度﹐切断机构将其切断成坯料﹐然后由夹钳传送机构依次送至聚积压形和冲孔工位进行冷镦成形。

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▲图 多工位冷镦机

2.2.6 车加工

车加工是机加工的一种,主要是运用车削设备对工件毛坯进行车削作业获得理想的工件外型。

车加工包括车削、钻孔、铣槽等。

2.2.7 螺纹成型

设备:滚丝机、滚丝轮,搓丝机、搓丝板,攻丝机、丝攻等

螺纹成型方法:滚丝,搓丝,攻丝等,其中滚丝,搓丝主要用于制造外螺纹,攻丝用于制造内螺纹。

滚丝、搓丝:是通过挤压材料的方法获得螺纹,用于制造外螺纹。比如螺栓的螺纹。

攻丝:通过挤压材料或切削材料的方法获得螺纹,用于制造内螺纹。比如螺母的螺纹。

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▲图 滚丝机

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▲图 滚丝轮

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▲图 滚丝加工

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▲图 搓丝机

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▲图 搓丝板

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▲图 搓丝示意图

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▲图 攻丝机

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▲图 丝锥

螺纹成型常见缺陷:

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▲图 螺纹毛刺

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▲图 牙底裂纹

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▲图 螺纹牙型不对

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▲图 斜牙

2.2.8 热处理

热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。

紧固件的热处理主要目的是通过调质处理(淬火+高温回火)使工件获得良好的综合机械性能。

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▲图 连续式可控气氛网带炉

退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。

正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。

回火是为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。

退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。

2.2.9 表面处理

表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。

1、电镀

电镀(镀锌,镍,铜,铬,锌镍合金等):就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

电镀的主要用途

1)、 提高金属制品或者零件的耐蚀性能。例如钢铁制品或者零件表面镀锌。

2)、 提高金属制品的防护-装饰性能。例如钢铁制品表面镀铜、镀镍镀铬等。

3)、 修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械零件使用后磨损,可采用镀铁、镀铬等修复其尺寸

4)、 电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。例如镀硬铬可提高其耐磨性能等。

热浸镀锌

脱脂——去油,水洗——去碱

酸洗——除锈活化,水洗——去酸

浸助镀剂、干燥——便于镀锌

镀锌、甩锌

浸水钝化——镀层老化

2、氧化

氧化又叫发黑或发蓝,工件在空气、水蒸气或化学药物的溶液中在室温或加热到适当温度,在工件表面形成一层蓝色或黑色氧化膜,以改善其耐蚀性和外观的表面处理工艺。

机械制造上常用NaOH溶液加热来对工件进行发黑处理,相对于镀锌镀铬成本较低,效果不错。

发黑形成的黑色氧化膜,其厚度为0.5-1.5μm,抗腐蚀能力比其它化学膜低。

达克罗

锌(铝)铬涂层又称达克罗、达克锈、迪克龙。国内又命名为锌铬涂层,是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料。

将达克罗处理液调配成水溶性涂料,然后直接涂覆在洁净的工件表面,经烘烤固化形成一层达克罗涂层的过程。

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达克罗涂覆的工艺流程

有机溶剂除油——机械抛丸——喷涂——烘烤——二次喷涂——烘烤——三次喷涂-烘烤干燥

达克罗是一种新型的表面处理技术,与传统的电镀工艺相比,达克罗是一种“绿色电镀”。其优势有以下几点:

1).超强的耐蚀性能:达克罗膜层的厚度仅为4-8μm,但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。

2).无氢脆性:达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象,所以达克罗非常适合受力件的涂覆。

3).高耐热性:达克罗可以耐高温腐蚀,耐热温度可达300℃以上。而传统的镀锌工艺,温度达到100℃时就已经起皮报废了。

4).结合力及再涂性能好:达克罗涂层与金属基体有良好的结合力,而且与其他附加涂层有强烈的粘着性,处理后的零件易于喷涂着色,与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。

5).良好的渗透性:由于静电屏蔽效应,工件的深孔、狭缝,管件的内壁等部位难以电镀上锌,因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。

6).无污染和公害:达克罗在生产加工及工件涂覆的整个过程中,不会产生对环境有污染的废水废气,不用三废治理,降低了处理成本。

达克罗虽然有许多优点,但它也有一些不足之处,主要体现为:

1).达克罗中含有对环境和人体有害的铬离子,尤其是六价铬离子具有致癌作用。

2).达克罗的烧结温度较高、时间较长,能耗大。

3).达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好,而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接,因为它们会产生接触性腐蚀,影响制品表面质量及防腐性能。

4).达克罗涂层的表面颜色单一,只有银白色和银灰色,不适合汽车发展个性化的需要。不过,可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色,以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。

5).达克罗涂层的导电性能不是太好,因此不宜用于导电连接的零件,如电器的接地螺栓等。

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▲图 达克罗生产线

2.10 典型加工工艺路线

1、8.8以下的小规格螺栓(M16及以下)

原材料选择:低碳钢(Q235 、08、10 、18等)

毛坯成型方法:冷镦

螺纹成型:滚丝或搓丝(滚丝或搓丝的选择方法)

工艺路线

原材料(选择材料) —材料改制—冷镦—车加工(倒角,平端)—滚丝或搓丝—表面处理(按要求)—终检—包装

2、12.9的大规格螺栓(M16及以上)

原材料选择:中碳合金碳钢(35CrMo、42CrMo、SCM435等)

毛坯成型方法:红镦

螺纹成型:滚丝

工艺路线

原材料(选择材料) —材料改制—下料—车加工(车螺坯)—红镦—车加工(车头部,倒角,平端平总长等) — (打标识)— (抛丸) —磨削(磨螺坯)—滚丝—脱磷—热处理—探伤—表面处理—终检—包装

3、螺母加工工艺

采用红镦成型的螺母(大规格)

选材(按照螺母性能要求)

工艺路线:

材料改制—下料—红镦— 车加工(主要车螺纹底孔,平端保证高度) —(打标识)—攻丝—(热处理)—表面处理—终检—包装

材料改制—下料—红镦— 车加工(主要车螺纹底孔,平端保证高度) —(打标识)—(热处理)—攻丝—表面处理—终检—包装

螺母是否热处理按螺母要求机械性能定 。

3、紧固件检验及试验

3.1 一般性检测

1、查验随货技术资料、质量证明书

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2、外观检查

1)是否按要求做供应商标识及性能等级标识:

a 性能等级≥4.8级的螺栓螺钉必须标识;

b 性能等级≥5级的螺母必须标识;

c 公称直径≥ 5mm的螺栓、螺钉、螺母需要标识。

d 公称直径≥ 30mm的螺栓、螺钉,需在标识面打上生产批次号

e 硬度300HV的垫圈,需做相关标识(建议)

2)紧固件外观

表面清洁、平整、无毛刺、无锈斑、无缺牙、烂牙,镀层不得有气泡、脱落等缺陷,镀层厚度满足标准要求

3.2 尺寸检测

依据相关的国标或技术要求(协议、规范及图纸要求等)进行检查

1、对螺栓、螺钉、螺柱、螺母,检查螺纹长度、螺纹公称直径、头部厚度、杆部直径、螺母高度、直线度等,使用相应的螺纹通止规进行检验;

2、镀前的螺栓、螺钉使用公差等级为6g的环规检验,镀后应使用6h的环规检验;

3、镀前的螺母使用公差等级为6G的环规检验,镀后应使用6H的塞规检验;

4、通规检查要求每个螺纹均能顺利通过为合格,止规检查最多只能通过2个螺纹才合格。

3.3 性能检测-强度、塑性

强度:金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力

塑性:金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致引起破坏的能力

检测手段—拉伸试验

试样制备:

1、取样:成品、热处理后的半成品,偏心取样,螺纹直径的1/4处,试件直径按GB/T228.1-2010.

2、制样:

标准试棒见下图。

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3、试验设备

拉伸试验机及相关软件

4、试验方法

试验机夹头夹紧试棒两端,按不大于10mm/min的速率分离,直至试棒拉断,记录相关数据

5、试验结论.

1)抗拉强度:Rm=Fm/S0

10.9级高强螺栓要求: Rm≥1040MPa

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2)屈服强度:

上屈服强度:ReH=FeH/S0

下屈服强度:ReL=FeL/S0

10.9 级高强螺栓要求: ReL≥940MPa

3)断后伸长率 A

拉断试样紧密对接,呈一直线

用游标卡尺测量L1

计算:A=(L1-L0)/L0

10.9 级高强螺栓要求: A≥9%

4)断后收缩率 Z

拉断试样紧密对接,呈一直线

用游标卡尺测量断面横截面积d1

计算:S=(d0-d1)/d0

10.9 级高强螺栓要求: Z≥48%

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3.4 性能检测-韧性

韧性:表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小。

检测手段—低温冲击试验

取样:成品、热处理后的半成品

抽检比例:每批次8个

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试样制备:

1、取样:近表面取样。

2、制样:试件标准尺寸按GB/T229-2007(长度55mm,横截面10mmx10mm,中间位置有V型或U型缺口,如右图) 。

3、试验设备:摆锤式冲击试验机

4、试验方法:

将冷却至-45摄氏度,规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间,缺口背向打击面放置,用摆锤一次打击试样,测定吸收能量。要求AKV2≥27J

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▲图 摆锤式冲击试验机

3.5 性能检测-硬度

硬度:材料局部抵抗硬物压入其表面的能力,是衡量金属材料软硬程度的性能指标检测手段—硬度试验(布氏、洛氏、维氏)

制样要求:试样两端平行,表面平整,不允许有油污或氧化皮

试验设备:

试验原理(洛氏):在初试力及总试验力的先后作用下,将规定的压头(HRC 120度金刚石圆锥)压入试样表面,保持一定的时间后卸除主试验力,在保留初试验力下测试压痕残余深度,以该深度表示洛氏硬度的高低

试验标准:GB/T 230-2009

结果计算:

图文详解紧固件基础、生产工艺 及检验

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一、加载初试验力F0,将压头压入试件表面,计初试位移h0

二、加载主试验力F1,保持一定时间,计位移h1后卸除主试验力

三、保持初试验力F0,测试此时压头位移h2

3.6 楔负载

楔负载是在做螺栓拉力试验时,在螺栓头部下方加一个楔垫,主要是检测螺栓头部与杆部的连接性能,当拉力载荷达到最高值时头部不应断裂。楔垫的角度有4、6、10度不等具体使用什么角度的得按标准规定。

参照标准:GB/T 228

试验方法:试验机夹头按25mm/min的速率分离

判定标准:拉力载荷达到最高值时头部不应断裂

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3.7 螺母保证载荷

螺母的保证载荷是指在规定的拉力或压力下螺纹不发生破坏或变形,试验后能用手将螺母从试验芯棒上旋出.

参照标准:GB/T 3098.2-2010

试验方法:按右图将螺母试件旋入芯棒,用拉力试验机实施轴向拉力试验,试验机夹头的分离速率不应超过3mm/min,施加规定的保证载荷,并保持15s,然后卸载,将螺母旋出。

判定标准:螺母无断裂,螺纹无脱扣(可用手旋出,如需借助扳手,不得超过半扣)

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保证载荷=保证应力SpX应力截面积

如M64螺母,施加载荷

=1060N/mm2X2680mm2

=2840800N

(应力截面积参考GB/T 16823.1)

3.8 化学成分

检测设备:直读光谱仪

原理:各种元素在高温、高能量的激发下都能产生自己特有的光谱,直读光谱仪通过“直流电弧激发光源+高纯氩气激发气氛”,根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定金属的化学成分及大致含量。

制样要求:

1)不能有沙眼、小孔、偏析等缺陷;

2)样品表面必须平整,可以完全盖住激发孔隙;

3)样品表面必须清洁、不得污染,不能带有其他物质,也不能用手摸。

42CrMo:

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3.9 扭矩系数

简介:目前常用的螺栓紧固安装的方法有4种:扭矩法、转角法、扭矩斜率法、拉伸法,其中最常用的安装方法还是扭矩法,扭矩法是在弹性范围内安装,损耗很大,螺栓头部摩擦、螺纹间的摩擦损耗了大量的安装力矩,真正转化为紧固轴向力的大约只占10%左右。(螺栓头部摩擦占50%,螺纹间摩擦占40%)。

测定方法:按GB/T16823.3-2010规定,在试验台上卡紧螺栓,持续施加扭力,逐步拧紧,在既定的施加扭矩下,得到对应的预紧力(轴向拉力),通过公式:T=k.F.d计算出扭矩系数k。

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结果计算:连续进行8组试验,得到8组K值,求出平均值和标准偏差。

判断标准:在采用润滑剂润滑时,同批48连接副的扭矩系数平均值为0.08-0.105,48的扭矩系数平均值为0.805-0.115,同批扭矩系数标准偏差应小于或等于0.01。

扭矩系数的影响因素:主要有—摩擦表面的情况、润滑剂的使用情况及类型、润滑剂的涂抹部位。

1、摩擦表面的状况

加工精度越高,扭矩系数越小

2、润滑剂的使用情况及类型

使用润滑剂的情况下,扭矩系数直线下降,最高可下降80%以上,而不同类型的润滑剂对扭矩系数的影响有所差别

3、润滑剂的涂抹部位

1)半涂抹:只在螺栓和螺母的螺纹上涂抹润滑剂(螺母支承面不涂);

2)全涂抹:螺栓和螺母的螺纹上涂抹润滑剂,也在螺母支承面上涂。

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