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jiajia80

2010-05-01 22:43

自攻鎖緊螺釘?shù)臒崽幚砑夹g(shù)介紹

輕量化是未來汽車、摩托車重要的發(fā)展方向之一，這是由于國際性的資源和能源緊缺問題促使集約化、節(jié)省資源化日益成為重要的課題。因此，在汽車、摩托車組裝不可缺少的螺栓聯(lián)接上，勢必追求更加合理的緊固件技術(shù)。自攻鎖緊螺釘是為了減少緊固工時而研制的，廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車等各類機(jī)械領(lǐng)域。

一般的螺釘需要在緊固物上預(yù)先加工出內(nèi)螺紋或者使用螺母，而自攻鎖緊螺釘，其螺紋部分橫截面為三棱圓形，螺紋牙型與普通螺紋相同，但其有效直徑較普通螺紋大，配以螺釘前端的錐形引導(dǎo)部，螺釘以通常的擰入方式，可在具有塑性變形能力的機(jī)體預(yù)制光孔上擠壓出內(nèi)螺紋，從而實現(xiàn)有過盈的聯(lián)接。此種螺釘既具有防松性能，又可免去機(jī)體上預(yù)制螺孔的程序，是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性俱佳的新品種，國外已廣泛采用。隨著10余年技術(shù)引進(jìn)，自攻鎖緊螺釘在國內(nèi)汽車、摩托車行業(yè)亦已可批量生產(chǎn)，只是螺釘本身的價格較普通螺釘高，下面淺述自攻鎖緊螺釘?shù)牟牧系呐c熱處理。

自攻鎖緊螺釘種類

自攻鎖緊螺釘為粗牙普通螺紋系列，螺紋規(guī)格為M3~M12的螺釘。自攻鎖緊螺釘?shù)穆菥哂谢⌒稳墙孛娴穆菁y，該螺釘經(jīng)表面淬硬，可擰入黑色或有色金屬材料的預(yù)制孔(可由鉆削、沖切或壓鑄制成)內(nèi)，擠壓形成內(nèi)螺紋。當(dāng)螺桿上不全部制出螺紋時，其無螺紋桿部可制成直徑等于或小于外接圓直徑的圓柱形或三棱形。

自攻鎖螺釘具有低擰入力矩、高鎖緊性能。自攻鎖緊螺釘根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)分為五大類：十字槽盤頭(GB/T6560)、十字槽沉頭(GB/T6561)、十字槽半沉頭(GB/T6562)、六角頭(GB/T6563)、內(nèi)六角花形圓柱頭(GB/T6564)自攻鎖緊螺釘。自攻鎖緊螺釘一般用氣動或電動改錐緊固，多數(shù)使用為緊固件效率較高的六角頭。

材料和工藝要求

1.材料和化學(xué)成分

自攻鎖緊螺釘應(yīng)由高質(zhì)量滲碳鋼冷鐓制造，一般不大于M12，成品料在冷鐓制造的前須進(jìn)行高減面率的拉拔，為利于冷鐓性必須進(jìn)行軟化退火。為了增強(qiáng)表面硬度及心部韌性，大部分采用低碳鋼制造，標(biāo)準(zhǔn)中材料化學(xué)成分的規(guī)定僅僅是指導(dǎo)性，WC為0.13%~0.27%，WMn為0.64%~1.7%，WB可達(dá)到0.005%。常用鋼材內(nèi)含S、P、Si、Mn元素一般要比同類牌號的普通螺栓用鋼低，鑄錠和材料的表面質(zhì)量控制比較嚴(yán)格，以減小變形抗力和防止變形開裂。常用牌號為20Mn、15MnB、SORM10、、SWRM15、SWRCH22A和中碳、中碳合金鋼SWRCH35K、SCM435、SCR435。

2.工藝要求

自攻鎖緊螺釘由于要求具備能自攻低碳鋼板的性能，因此要求高硬度的表面，以實現(xiàn)切削和擠壓能力。與此同時還必須有足夠的心部強(qiáng)度和韌性的配合，以防止在工作中發(fā)生扭曲或扭斷。這類螺釘?shù)臐B碳屬于淺層滲碳，因此，國內(nèi)外大都選用網(wǎng)帶爐或震底爐連續(xù)生產(chǎn)線。

自攻鎖緊螺不論低碳鋼還是中碳鋼、中碳合金鋼都要施行滲碳淬火、回火。硬化層深度過淺，表面硬度和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度不足，擰入時，螺紋牙或變形或滑扣；相反，硬化層太深，容易變脆，不是掉頭就是折斷。氫脆的敏感性也高，這種趨勢與回火條件和材料有密切的關(guān)系。自攻鎖緊螺釘在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定滲碳有效硬化層深度的范圍較廣，應(yīng)考慮自攻鎖緊螺釘?shù)挠猛尽⒊叽绮馁|(zhì)和回火條件，在規(guī)定的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦鰷p目標(biāo)值。自攻鎖緊螺釘碳有效硬化層深度見表1。

熱處理

自攻鎖緊螺釘不但要求具有較高強(qiáng)度，同時還要具有足夠的韌性和塑性。不論低碳鋼或者中碳、中碳合金鋼制造，經(jīng)過滲碳淬火處理以達(dá)到設(shè)計和使用的需要。

自攻鎖緊螺釘心部硬度為290~370HV10(28~38HRC)，高頻淬火螺紋表面最小硬度應(yīng)為45HRC。

1.影響滲碳工藝的主要因素

(1)溫度和時間當(dāng)螺釘?shù)牟馁|(zhì)、滲碳溫度和碳勢確定后，滲碳時間將根據(jù)滲碳層深度確定，一般淺層滲碳約1~2.5h。

(2)滲碳?xì)夥崭鞣N滲碳劑或滲碳?xì)怏w在高溫下產(chǎn)生的活性原子是不一樣的。為了評價氣氛的滲碳能力，把在設(shè)定溫度下，鋼件表面碳含量(奧氏體狀態(tài))與爐中氣氛達(dá)到平衡時，鋼件表面的實際碳含量稱為碳勢，并通過控制碳勢來控制氣氛的滲碳能力。在旋轉(zhuǎn)滾筒爐內(nèi)滲碳，碳勢為0.90%~1.00%；在連續(xù)式網(wǎng)帶爐內(nèi)滲碳，碳勢為0.85%~0.90%。

(3)鋼的化學(xué)成分鋼中的合金無素對鋼的吸收碳的能力和碳向內(nèi)部擴(kuò)散都有很大影響。Mn、B、Ti碳化物形成元素能提高滲層表面的碳含量，在具有較高韌性、適當(dāng)?shù)臐B透性的條件下，自攻鎖緊螺釘常有15MnVB、20MnTiB、SCM435和SWRCH35K鋼制造。

隨著表面碳含量增加，螺釘?shù)目箯潖?qiáng)度及沖擊韌底降低，而抗扭強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度提高，當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%~0.9%時達(dá)到最大值。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.70%時，耐磨性強(qiáng)度不足；當(dāng)高于1.0%時，則因淬火后表面碳化物及余奧氏體量增加而損害鋼的性能。

2.熱處理工藝方案的選定

對低碳鋼20Mn、SWRCH22A、20MnTiB或中碳鋼、中碳合金鋼SWRCH35K、SCM435、40Cr鋼制螺釘，必須在可控氣氛爐中進(jìn)行滲碳淬火，表面的碳還原應(yīng)超過心部，滲碳層應(yīng)根據(jù)螺釘規(guī)格選擇，對于合金鋼可滲碳直接淬火，而對碳素應(yīng)滲碳后空冷，再次加熱淬火，見表2。

自攻鎖緊螺釘淬火后，心部硬度必須保證在28~38HRC范圍內(nèi)和不低于最小拉力載荷930MPa，根據(jù)材質(zhì)不同，最低淬火溫度為420℃。

為了保證自攻鎖緊螺釘能順利擰入預(yù)制的圓柱孔，螺釘未端應(yīng)通過高頻淬火保證至少三個完整螺紋牙淬硬，最小表面硬度為45HRC，高頻淬火后，螺釘應(yīng)在280~290℃消除應(yīng)力回火2~4h。

測試檢驗方法