一、首先了解螺栓,简单介绍下螺栓螺栓:

机械零件,配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。

螺栓有多种类型。

按连接的受力方式分:有分普通的螺栓和有铰制孔用的螺栓。

按头部形状分:有六角头的,圆头的,方形头的,沉头的等等。

按螺纹长度分为全螺纹和非全螺纹两类。

按螺纹的牙型分为粗牙和细牙两类,粗牙型在螺栓的标志中不显示。

螺栓按照性能等级分为3.6、4.8、5.6、5.8、8.8、9.8、10.9、12.9八个等级,其中8.8级以上(含8.8级)螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火+回火),通称高强度螺栓,8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓。

普通螺栓按照制作精度可分为A、B、C三个等级,A、B级为精制螺栓,C级为粗制螺栓。对于钢结构用连接螺栓,除特别注明外,一般为普通粗制C级螺栓。当然还有其他异型螺栓和特殊用途螺栓, 就不再介绍了。我们通篇都以10.9级高强度螺栓为例吧,来聊聊螺栓的那些事。

二、要做好一颗螺栓,需要先设计一颗螺栓

要想做好一件东西,首先要求定义好他的特性要求,这里就是技术要求吧,怎么定义技术要求呢,其实真的挺难得,你必须知道功能要求和技术要求之间的联系,技术要求来自于功能要求,功能要求是来自于使用者或者是使用环境的或其他外界条件的要求。功能要求分析可以采用质量功能展开(亦称质量屋)技术进行分析,这里不介绍了。

怎么才能把功能要求转化成技术要求呢,这就需要有一定的技术积累了,举两个简单的例子,你想让螺栓的抗疲劳强度好一些,就要合理设计螺栓头部过渡圆角、螺栓根部圆角、螺纹和螺杆过渡处,然后把这些设计好的信息反映到设计图纸上或技术要求中。再比如,实际应用中要求螺栓在比较恶略的腐蚀环境中长期不被腐蚀,你就需要按照腐蚀环境根据相应的标准来选择合适的表面处理或者螺栓材料来满足应用环境要求。

另外螺栓的性能等级,螺纹公差等级,尺寸精度等级,表面处理方法等都是设计中要考虑的因素,甚至有些工序的先后顺序也需要在设计时定义好(比如滚螺纹和调质处理,前后顺序颠倒之后对螺纹的疲劳强度是有一定影响的)。

三、要使螺栓满足应用需要,材料需选好

其实螺栓设计时,材料就应该已经选好了,这里在单独说一遍是因为作者认为材料真的很重要,大部分螺栓都是普通碳钢或者合金钢,这是普通情况,而螺栓有可能用在高腐蚀性环境或者温度变化比较大的环境中,或者极端温度环境,那么普通碳钢或者合金钢就不太合适了,比如普通碳钢材料在极端低温情况下就会变脆,容易在毫无征兆的情况下产生脆断。而如果将其应用于高温环境下,普通碳钢会产生蠕变,即在螺纹没有松动的情况下,螺栓的预紧力就会降低,容易产生松动或疲劳失效。

另外有一些螺栓还要求,高抗蠕变性能、良好的抗应力腐蚀性能、抗氧化性能和较低的缺口敏感性。

四、设计材料准备好,工艺顺序很重要

螺栓是怎么制造出来的呢,一般大批量生产时,都是用整盘盘条,然后校直之后截断成需要的长度的。有些工序是可以根据生产厂家的生产设备布局调换顺序的,但是有些工序是不能调整的,如果工序调整了就可能影响产品质量,或降低产品性能。

工艺顺序确定的一个重要的依据是在不影响产品性能,或者在保证产品质量的前提下,使生产效率提高,减低生产成本。

哪些工艺顺序调整了会影响产品质量呢,比如热处理和滚压螺纹,如果螺栓没有特殊的抗疲劳性能要求,热处理后滚压螺纹或者热处理前滚压螺纹都是没有问题的,但是如果对疲劳强度要求高的话,就必须在热处理后滚压螺纹。

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五、镦螺栓头

冷镦工艺是紧固件头部成型的首选工艺,冷镦工艺具有生产率高,材料利用率高、表面质量和内部质量高等特点,当钢棒被截断成需要的长度后,就可以镦头了,镦头可以是冷成型也可以是热成型。一般情况下比较小的螺栓采用冷镦成型,大的螺栓采用热镦成型。