一.螺栓
螺栓的种类很多,按连接方式分为普通螺栓和铰制孔螺栓。
根据头形分为六角的、圆的、方的、沉头等。
根据螺纹长度可分为全螺纹和非全螺纹。
根据螺钉的形态可分为粗齿型和细齿型,粗齿型不会出现在螺钉标记上。
按性能级别分为3.6.4.8.5.6.5.8.8.8.9.8.10.9.12.9八个等级,其中8.8级及以上螺栓材料为低碳合金钢或中碳钢,并经过热处理(调质+调质),一般称高强螺栓,8.8级以下(不包括8.8级)通称普通螺栓。
一般螺钉按制造精度可分为A.B.C三种,A.B级是精螺栓,C级是粗制螺栓。钢构用连接螺栓,除特别说明外,一般为普通粗C级螺栓,也有其它异型及专用螺栓。
根据使用要求设计螺栓。
要做好一件事,首先要明确其性能要求,要了解功能要求与技术要求的关系,其技术要求源于功能要求,其功能要求源于用户需求,或其它外部条件要求。
如何将功能需求转化为技术需求?例如,您要使螺栓的抗拉强度稍高,就要合理设计螺栓头部的过渡圆角.螺栓根部圆角.螺纹与螺杆过渡处,然后将这些设计信息反映在设计图纸或技术要求中。例如,实际应用中要求螺栓在中期和长期腐蚀环境中都不会发生腐蚀,您需要按照腐蚀环境根据相应标准选择适当的表面处理或螺栓材料以满足应用环境的要求。
螺钉性能等级、螺纹公差等级、尺寸精度等级、表面处理方法等是设计中要考虑的因素,甚至一些工序的先后次序也要在设计时加以界定。例如滚丝和调质处理,前后顺序颠倒后对螺纹的抗拉强度有一定影响。
材料与螺栓之间的关系。
锚杆设计时应选用好材料,多数螺栓均为普通碳钢或合金钢,但螺栓可用于高腐蚀环境或温度变化较大的环境中,如普通碳钢或合金钢,则不宜采用。
在极低温度下,普通碳钢材料容易发生脆性断裂,在没有征兆的情况下易发生脆断。在高温条件下,普通碳钢会产生蠕变,当未松开时,螺栓预紧力下降,易引起松动或抗拉失效。
某些螺栓还要求具有高的抗蠕变性.良好的抗应力腐蚀性.抗氧化性和较低的间隙敏感性。
四.螺钉的生产加工流程。
螺钉生产工艺顺序:盘元-校正-退火-去氧-墩头-热处理-滚螺纹-表面处理-润滑-包装。
有的工序可按厂家生产设备布置调换顺序,但有的工序是无法调整的,若工序调整后会影响产品质量,或降低产品性能。
在不影响产品性能或保证产品质量的前提下,提高生产效率,降低生产成本,是确定工艺流程的重要依据。
对某些工序进行调整将影响产品质量。例如热处理和滚压螺纹,如果螺栓没有特殊的抗拉性能要求,则热处理滚压螺纹或热处理前滚压螺纹是没有问题的,但如果抗拉强度要求较高,则应在热处理后滚压螺纹。
五.镦头式螺栓。
冷镦成形是紧固件头成形的首选工艺,冷镦法生产效率高,材料利用率高,表面质量好,内部质量好。
将钢条剪断到所需的长度后,再进行镦,镦头可能是冷模或热模。通常较小的螺栓采用冷镦法成形,大螺栓采用热镦法成形。
锻压成形,金属纤维连续成形,强度高,抗拉性能更好。
六.热处理
为了提高紧固件的综合力学性能,热处理高强螺栓生产中的重要工序之一,热处理工艺对紧固件,尤其是高强螺栓的内在质量有很大影响。
热处理过程中,炉外会产生一定数量的氧化气,经过一系列的化学变化,高强螺栓表面的锈蚀和材料本身就会脱碳。根据技术员的介绍,中碳合金钢脱碳严重,脱碳温度范围为700~800℃。
脱碳是螺栓在热处理过程中需要防止的失效因素之一,脱碳会导致局部强度下降,当螺栓受力时易出现微裂纹,进而导致抗拉失效。螺纹钢的表面增碳,强度增大,降低了塑性,导致延迟裂纹或断裂。
气量控制不好还会导致螺杆脱碳超差,在高强度螺栓冷镦粗工艺中,不仅有原材料退火脱碳层,也有高强螺栓螺纹顶部挤压。这时,需要进行淬火的高强度螺栓表面无需预先设计的硬度,此时高强螺栓的力学性能将大大下降。
高炉煤气的碳势是在一定温度下,炉内气氛与一定含碳量的钢件接触面上发生化学反应,达到炉气平衡状态。高炉煤气的碳势高低决定于炉气本身的组成.炉气的温度和炉中的催化作用.催化剂条件等。对于保护性气体,炉气的碳势应该等于或略高于钢件本身的碳含量,以便使钢件在加热时不会发生氧化和脱碳。
为使碳势有利于渗碳过程,可以分段控制炉气的碳势,即开始阶段要尽量提高碳势。由于此时工件吸碳能力很强,不容易产生炭黑,碳势高可使渗层表面的浓度梯度大,有利于进行扩散,提高渗流速度。
在第二阶段,由于工件表面浓度梯度较高,达到一定的渗层深度时,工件表面吸碳能力开始下降,因此碳势不宜过高,以免出现炭黑。
三是扩散期,炉膛碳势可以进一步降低,使表层碳浓度梯度及渗层深度达到工艺要求。
七、滚筒螺纹。
在滚压螺纹之前,需要将要滚压螺纹的那部分车削到螺纹中直径。
轧辊是用丝板压力使螺纹成型的。用滚压法制成的螺纹的优点是螺纹部分的塑性性金属纤维流线不被切断,因此螺栓强度提高.精度高.质量均匀,故广泛采用滚压工艺。
为获得成品的螺纹外径,对螺纹坯径的要求有所不同。因其受螺纹精度、材质有无镀层等因素限制。例如,若对螺纹进行热镀锌表面处理,则在加工螺纹时要考虑表面处理对成品螺纹尺寸的影响,在滚压螺纹时要提前。
滚齿式压丝头是指采用塑性形变使牙牙成形的一种加工方法。该模具具有与已加工螺纹相同的螺距和牙形,在挤压圆筒型坯体的同时使螺坯旋转,最后将牙形滚子转移到螺坯上,从而形成螺纹。
滚烫螺纹加工的共同之处是滚轮转数不必太多,若过头则效率低下。螺牙牙面易出现脱出或乱扣现象,反之,若转数过少,螺纹直径易失圆,滚压初期压力异常升高,导致模具寿命缩短。
滚筒螺纹常见缺陷:螺纹部分表面裂纹或划痕.乱扣.螺纹部分不圆滑,若大量出现,则在加工过程中发现。若数量较少,则在生产过程中没有发现这些缺陷,就会流通给用户带来麻烦。对此,应归纳工艺条件中的关键问题,并对其进行控制。
八、表面处理。
制造螺栓所用的材料有很多,如碳钢、合金钢和不锈钢。但碳钢是使用较经济的材料,碳钢本身并无腐蚀能力,所以它的表面需经过适当的处理以达到防腐的要求。
各种表面处理方法具有不同的防腐蚀等级,且防腐蚀涂层的性能不同,不同涂层的使用温度也有所不同。
锚杆表面处理方法
九.润滑
同一螺纹表面涂覆不同润滑材料的摩擦系数也不一样,即使同一润滑材料涂覆于不同表面处理的螺纹表面,其摩擦系数也不一样。而且各种润滑材料所适用的工作温度也不一样,超过了工作温度范围,就会失去润滑作用。
普通油既可以起到润滑作用,又有一定的防腐蚀作用,但如果环境温度超过120℃,油脂就会发挥作用。润滑油不能用于真空环境。
石墨是一种良好的螺纹润滑剂,但石墨必须与液体介质混合使用,其工作温度受介质温度的影响。
二硫化钼是比较常用的润滑剂,在低温下二硫化钼的减磨效果非常好,当温度超过390℃时,转变为三硫化钼,有增磨作用。
对于不同润滑材料与不同螺纹表面处理相配合,可能的摩擦系数范围如下:
所以,只要做好设计、材料、热处理、滚丝、表面处理、润滑等重要工艺,就能制作出高质量的螺栓。