在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。 冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高,因此,对冷镦钢原料的性能要求十分严格。 在长期生产实践和用户使用调研的基础上,结合 GB/T6478-2001 《冷镦和冷挤压用钢技术条件》 GB/T699-1999 《优质碳素结构钢》及目标 JISG3507-1991 《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点,以 8.8 级, 9.8 级螺栓螺钉的材料要求为例,各种化学元素的确定。 C 含量过高,冷成形性能将降低;太低则无法满足零件机械性能的要求,因此定为 0.25 %- 0.55 %。 Mn 能提高钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向,故在国际的基础上适当提高,定为 0.45 %- 0.80 %。 Si 能强化铁素体,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降定为 Si 小于等于 0.30 %。 S.P. 为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,损害钢材的机械性能,应尽可能降低,定为 P 小于等于 0.030 %, S 小于等于 0.035 %。 B. 含硼量最大值均为 0.005 %,因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用,但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。
在汽行业中,常需要在一密闭腔的开孔处加装螺栓,用于固定连接其它零件。然而,密闭腔的开孔直径常大于螺栓的头部,因此需要在螺栓头部套设条状垫块,使垫块可以纵向穿入开孔,再横向堵住开孔,以倒扣卡住螺栓头部。但是,由于螺栓的栓体具有一定长度,条状垫块穿入开孔后的手动纵横翻转操作困难很大,还极易将螺栓和垫块一同掉入密闭腔内,大大增加了装配时间,增加了人工成本。
目前以螺母为本体通过与吕梁垫片的铆压联接在工业领域尤其是汽车行业被越来越广泛的应用,与螺母连接的吕梁垫片有吕梁弹簧吕梁垫片和平吕梁垫片两种,吕梁弹簧吕梁垫片其作用是螺母紧固后,吕梁垫片给螺母一个弹力,抵紧螺母使其不易脱落;而平垫的作用是增大其与联接件的接触面积增大摩擦力,降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏,阻止螺母松动。因此吕梁垫片在紧固联接领域有着广泛的应用,提升生产效率、降低生产成本,满足日益发展的需求越来越显的重要。
铆钉是一种在铆接中,利用自身形变或过盈连接被铆接件的零件。随着,科学地不断进步发展,铆钉因其使用方便,连接可靠,已经被运用到许多场合。铆钉包括有钉头、杆部,传统的对于铆钉钉头的加工模具包括有基座,在基座上设有钉头成型部,但是,由于模具的使用寿命有限,这种结构的加工模具更换时需要连同基座一起更换,这样相当浪费材料,这使得生产成本提高,而铆钉本身价格比较低廉,因此这就降低了企业的利润。
高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为了提高紧固件的综合机械性能,以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。 热处理工艺对高强度紧固件尤其是它的内在质量有着至关重要的影响,因此,要想生产出优质的高强度紧固件,必须要有先进的热处理技术装备。 由于吕梁高强度螺栓生产量大,价格低廉,螺纹部分又是比较细微相对精密的结构,因此,要求热处理设备必须具备生产能力大,自动化程度高,热处理质量好的能力。进入 20 世纪 90 年代以来带有保护气氛的连续式热处理生产线已占主导地位,震底式,网带炉尤其适用于中小规格紧固件的热处理调质。调质线除了炉子密封性能好以外,还具有先进的气氛,温度和工艺参数计算机控制,设备故障报警和显示功能。高强度紧固件从上料-清洗-加热-淬火-清洗-回火-着色到下线,全部自动控制运行,有效保证了热处理质量。 螺纹的脱碳会导致紧固件在未达到机械性能要求的抗力时先发生脱扣,使螺纹紧固件失效,缩短使用寿命。由于原料的脱碳,如果退火不当,更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中,一般会从炉外带进来一些氧化气体。棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物,入炉加热后也会分解,反应生成一些氧化性气体。例如,钢丝的表面铁锈,它的成分是碳酸铁及氢氧化物,在加热后将分解成CO₂及H₂O,从而加重了脱碳。研究表明,中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严重,而最快的脱碳温度在 700 - 800 摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在一定条件下分解化合成二氧化碳和水的速度很快,如果连续式网带炉炉气控制不当,也会造成螺丝脱碳超差。 吕梁高强度螺栓当采用冷镦成形时,原材料和退火的脱碳层不但仍然存在,而且被挤压到螺纹的顶部,对于需要淬火的紧固件表面,得不到所要求的硬度,其机械性能(特别是强度和耐磨性)降低。另外,钢丝表面脱碳,表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数,淬火时有可能产生表面裂纹。 为此,在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳,还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的覆碳,把网带炉中的保护气氛的优势调到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等,使已脱碳的紧固件慢慢恢复到原来的含碳量,碳势设定在 0.42 %- 0.48 %为宜,覆碳温度与淬火加热相同,不能在高温下进行,以免晶粒粗大,影响机械性能。 紧固件在调质淬火过程中可能出现的质量问题主要有:淬火态硬度不足;淬火态硬度不均;淬火变形超差;淬火开裂。现场出现的这类问题往往与原材料,淬火加热和淬火冷却有关,正确制订热处理工艺,规范生产操作过程,往往可以避免此类质量事故。
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