緊固件,是作緊固連接用且應用極為廣泛的一類機械零件。使用行業廣泛,在各種機械、設備、車輛、船舶、鐵路、橋梁、建築、結構、工具、儀器、化工、儀表和用品等上面都可以看到,是應用最廣泛的機械基礎件。
它的特點是品種規格繁多,性能用途各異,而且標準化、系列化、通用化的程度也極高。因此,也有人把已有國家標準的一類緊固件稱為標準緊固件,或簡稱為標準件。
緊固件產品基礎知識(規格篇)
一、描述緊固件需要標明的參數有:品名(標準)、規格、材質、強度等級、表面處理。如:DIN912、M4-0.7x8、SCM435、12.9級、發黑。
1、品名(標準):注:對於沒有標準的螺絲,屬於非標件,則需要提供圖紙。
比如說DIN912,中文名稱為:內六角圓柱頭螺絲,這是品名。
不過最準確的做法,還是需要稱呼標準,因為GB70也同樣是這樣的品名;但兩個標準有很多地方尺寸並不一致。
世界上影響比較大的標準分別為:德國標準(DIN)、國際標準(ISO)、中國國家標準(GB)、美國標準(ANSI)、日本標準(JIS)。
2、規格,一般螺絲稱呼都是牙紋稱呼徑*螺絲長度。
牙紋稱呼徑,公制常用的有:M2,M3,M4,M5,M6,M8,M10,M12等;
美制常用的有:4#-40,6#-32,8#-32,10#-24,1/4-20,5/16-18,3/8-16,1/2-13等。
而螺絲長度,是指埋入被載物體的有效長度。比如:沉頭螺絲被載入的是總長度,半沉頭螺絲要加上半個頭的長度,而圓柱頭螺絲長度則不包含頭部尺寸。如:
對於規格,全稱最好是加上牙距。例如M4-0.7x8,4指牙外徑是4mm,0.7是指兩個牙峰之間的距離為0.7mm,8指埋入被載物體的有效長度為8mm。
為了簡化,不寫牙距,我們把粗牙默認為標準牙,因為最常見;這樣就不用標出了。這點公制才有,美制產品還是要標牙距。
這裡重點講一下美制螺絲的規格,如6#-32*3/8,6#是牙外徑,接近於3.5mm;32是每英寸的螺紋長度裡有32個牙(相當於公制螺絲的牙距);3/8則是螺絲的長度(具體同公制螺絲)。
這裡須記住的2個公式:牙外徑A#=(Ax0.013+0.06)x25.4(mm), 1英寸=25.4mm。
其中2#=2.2mm,4#=2.9mm,6#=3.5mm,8#4.2mm,10#=4.8mm是須熟記數據。其中各個規格的螺絲對應的牙數也須熟記:2#-56,4#-40,6#-32,8#-32,10#-24,1/4-20,5/16-18,3/8-16,1/2-13(美制標準牙)。
注:美制UNC牙是標準牙,UNF是細牙。我們把粗牙默認為標準牙。
3、材質:材質按最常見的依次有:碳鋼、不鏽鋼、不鏽鐵、銅、鋁等。
碳鋼又分為低碳鋼(比如C1008/C1010/C1015/C1018/C1022)、中碳鋼(比如C1035)、高碳鋼(C1045/C1050)、合金鋼(SCM435/10B21/40Cr)。
一般C1008材質都是打普通等級產品,比如說4.8級螺絲,普通等級螺母;C1015一般打吊環螺絲;C1018一般做機螺絲,當然也有拿來做自攻釘的;C1022一般用來做自攻釘;C1035打8.8級螺絲;C1045/10B21/40Cr打10.9級螺絲;40Cr/SCM435打12.9級螺絲。
不鏽鋼則有SS302/SS304/SS316為最常見。當然現在也流行大量SS201產品,甚至含鎳量更低的產品,我們叫非正宗不鏽鋼產品;外觀看上去跟不鏽鋼差不多,但是防腐性能相差很多。
4、強度等級:強度等級主要是指碳鋼類緊固件。
碳鋼螺絲常見的強度等級有:4.8級、5.8級、6.8級、8.8級、10.9級、12.9級。螺母則相應有:4級、6級、8級、10級、12級。
一般8.8級以下的螺絲都叫普通螺絲,而8.8級以上(含8.8級)則為高強度螺絲。區別在於高強度螺絲都需要經過調質熱處理。
5、表面處理:表面處理主要是為了增加防腐性能,也有部分兼顧顏色,所以主要是為了碳鋼類產品,一般都需要經過表面處理。
常見的表面處理有:發黑、鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍銀、鍍金、達克羅、熱浸鋅等;
鍍鋅的種類非常多,有藍白鋅、藍鋅、白鋅、黃鋅、黑鋅、綠鋅等,同時還分環保及不環保,每種鍍別又有多種鍍層厚度,以滿足不同的鹽霧測試效果。
緊固件產品基礎知識(功能篇)
一、功能方面:
1、螺絲扭力要求:外六角螺絲的承受扭力相對更大,內六角螺絲承受的扭力較小,十字槽的扭力更小(因此該類螺絲一般都是普通等級螺絲)。
2、裝配外六角螺栓一般用活絡扳手、梅花扳手和開口扳手裝配。活絡扳手的裝配效率低,但通用性很強,適用於各種頭部規格的外六角螺絲;梅花扳手效率最高,但有些場合不適用,一隻梅花扳手只有2個頭,也就只能運用於兩種規格頭部的外六角螺絲上;開口扳手跟梅花扳手差不多,但它可以加長套筒使用。外六角螺絲的規格越小,對外六角螺栓的稜角要求越高,否則其頭部在受(扳手)力時,容易打滑。溫州人為了節約材料,發明了外六角凹穴。凹穴外六角螺絲單重輕,頭部厚度較薄,受力易打滑,頭部也有可能會被擰掉。
3、內六角螺絲用內六角扳手裝配。這對內六角孔的要求很高,孔大一點扳手打滑,小一點扳手插不進去。內六角規格越小,對孔的要求越高。對於一些規格大的內六角螺絲,內六角只要有一個對邊合格,用扳手就可正常裝配;對一些規格很小的內六角螺絲,如M2的內六角緊定,扳手插進去稍用力內六角就會打滑,所以稍微有一個對邊大了都不合格。因此M2、M2.5、M3的內六角螺絲(特別是緊定類產品)在裝配過程中扳手都容易打滑。
4、十字槽螺絲用螺絲刀裝配,不需要用太大力,所以強度只要4.8級即可,偶爾有些需要高強度的螺絲,只要滲碳熱處理即可。
5、在產品配套使用中,我們一般建議選用螺絲的等級比螺母等級高一級,這樣最具備經濟效益。比如說8.8級螺絲,配套使用4級螺母;這樣下次換用時,只需換用螺母即可。
二、熱處理方面:
熱處理主要是針對碳鋼類螺絲來講的,主要是調質熱處理及滲碳熱處理,以滿足不同環境對螺絲強度的要求。
1、調質熱處理:8.8級及以上強度等級的產品,都是調質熱處理的產品。此熱處理的特點是硬度內外都比較均勻。
同一材料做熱處理時,硬度越高,韌性越差。所以需要有安全匹配,在滿足硬度的同時,韌性同樣有保證。
2、滲碳熱處理:自攻釘類螺絲基本都需要此處理,特點是表面非常硬,而芯部比較軟;因為需要攻進堅硬的鐵板。
自攻釘類風險較高,比如自攻釘經常碰到斷頭,其可能的原因有:①氫脆;②硬度太高或太低招致扭斷;③十字槽太深;④頭部太薄;⑤頭頸結合部無R角導致應力集中;⑥操作不規範;等。
三、氫脆風險方面:
1、一般情況下,硬度>32HRC的產品,電鍍有氫脆風險。所以所有10.9級以上(含10.9級)產品及經過滲碳熱處理的產品(自攻釘)等產品電鍍時,都會出現氫脆風險。
2、氫脆即產品電鍍時,H+進入金屬內部形成氣泡,致使螺絲在使用時,當場不斷,但24小時之內發生延遲斷裂。
3、有氫脆風險的產品電鍍後4小時內,需要送到去氫爐裡,在200攝氏度的條件下,存放8小時左右;這就叫去氫處理。
4、氫脆處理方式可以大幅降低氫脆風險,但不能完全避免,所以在需要保證100%無氫脆風險的情況時,嚴禁使用電鍍產品;而改用達克羅、噴砂等表面處理工藝。
四、緊固件性能及加工工藝發展方向:
1、強度高的同時能保證韌性;
2、相同的大小的情況下能使重量減輕;
3、機械強度能保證的情況下能讓體積變小;
4、強度保證的情況下能讓韌性加強;
5、外觀滿足的情況下能讓防腐能力增強;
6、精度極限上的提高;
以上任何現有高加工成本工藝方面,能有相對低廉成本達到要求的新工藝,都會開啟我們緊固件行業的新氣象。