Fastener Basics(螺纹紧固件基础)

螺纹紧固件基础紧固系统什么是螺栓，螺钉螺栓，螺钉的头部形式拧紧(Driving)系统比较（头部槽对比）螺纹类型公制螺纹和英制螺纹设计要点螺纹紧固基础紧固强度螺纹外形紧固强度对比公制等级和英制级别的区别课程内容课程内容螺纹螺纹配合，螺纹外形英制系统，公制系统电镀处理材料表面处理工序热处理Torque/TensionBasicConcepts什么是螺栓和螺钉螺栓用紧固螺母来紧固通常直径大于M6或1/4英寸螺钉安装在攻有内螺纹的孔内通常直径小于M6或1/4英寸自攻螺钉通过攻丝自身形成螺纹薄钣金厚金属塑料常见螺纹紧固件头部的形式沉头式扁圆宽边头带垫圈六角头半圆头凹槽式六角头椭圆半沉头平圆头齿状底部并开槽的平圆头扁圆头常见拧紧系统(DrivingSystem)的样式TROX+型菲利普型Pozidriv型TROX型方形六角形式六角十字槽六角一字槽TROX六角头螺纹类型机器螺纹冷成型螺纹切削成型螺纹螺纹类型板金加工螺钉板金加工螺钉板金加工螺钉板金加工螺钉自攻型高低式自攻型B式自攻型A&AB式自攻型刺入式螺纹紧固基础螺纹外形定义头部高度测量紧固件长度测量螺纹外形定义螺纹总长度杆径螺纹无牙长全螺纹端部直径引导螺纹紧固长度端部倒角螺纹部分尺寸内螺纹外径内径中径螺距外螺纹内角螺纹侧角螺旋角头部尺寸头部高度头部总高头部高度头部高度有效头高平圆头椭圆头六角头沉头英制倾角82º或100º公制倾角90º螺纹长度测量螺栓槽头带肩螺钉长度长度螺钉长度柱头螺栓肩部长度螺纹紧固件强度比较等级和特性级别的比较对英制来说紧固力的分类叫做级别（Grade)。对公制来说紧固力的分类叫做性能等级(PropertyClasses)。性能等级中的第一个数字表示极限抗拉强度，单位是兆帕(10.9=1000MpaUTS)。性能等级中的第二个数字表示产生抗拉强度与极限强度之比(10.9=900Mpa可以承受900兆帕的拉力)。等级和特性级别强度不同相应的级别和性能等级也不同。级别越高或性能等级越高表示可以产生越高的紧固力。例如在同等连接条件下级别为8的螺栓可以承受比级别为5的螺栓更高的扭矩和紧固力。等级系统和特性级别系统的对照关系性能等级强度级别MPaPSIMPaPSI52075,420(PC5.8)74,0002级42055,114(PC5.8)55,0002级PC5.82级830120,381(PC8.8)120,0005级66087,023(PC8.8)85,0005级PC8.85级1,040150,839(PC10.9)150,0008级940120，381(PC10.9)120,0008级PC10.98级1,1001,220176,946(PC12.9)180,000A574½英寸和小于½英寸159，541(PC12.9)162,000A574PC12.9ASTMA574内六角螺钉头部形式极限强度屈服强度5.88.810.912.9屈服强度/极限强度预紧力拧紧力矩极限强度屈服强度拉伸力扭矩紧固强度对照2－562032733144444445554－403304475137257259066－325006737731,0911,0911,3648－327701,0361,1901,6801,680210010－241,1001,4801,7002,4002,4003,00012－241,3311,7912,0572,9042,9043,630¼－2017492,3532,7033,8163,8164,770强度分级55,00074,00085,000120,000120,000150,000尺寸2级*屈服强度极限强度5级*屈服强度极限强度8级*屈服强度极限强度*值在Lbf中紧固件的表面处理工艺电镀有机化学涂层聚集在高点填满牙隙电镀螺纹螺纹公制和英制机器螺钉具有相同的基本形状，只是尺寸不同。所有的公制机器螺钉螺纹具有相同的基本尺寸和公差（特殊情况除外）。只有机器螺纹才能用螺纹规来进行测量。螺纹配合机器螺钉在设计时就保证了在最大实体条件下不产生干涉。在这种情况下可实现零间隙。这是由容差和公差来共同决定的。容差是用来表示相接触的螺纹之间的空隙情况。公差是表示加工时能接受的尺寸变化。不同的螺纹等级使用的容差和公差也是不同的。螺纹标准英制-美国国家标准化组织（ANSI）公制-国际标准化组织（ISO）日本标准(JIS)德国标准（DIN)英制螺纹的标示5/16-18UNC2A标称直径每英寸螺纹数螺纹系列容差和公差等级举例＃6－32代表系列6，每英寸32个牙，25.4/32为螺距参考公制尺寸为：M3.5*0.6基本螺纹标示M8x1.25-4g6g公制螺纹（ISO）公差等级公制螺纹标示标称直径大径牙距公差等级公差位置公差位置中径公差等级}}}英制和公制的比较螺纹M8×1.25毫米英寸5/16-18英寸标称尺寸牙距每英寸螺纹数80.31501.250.049220.30.31250.055618外螺纹公差大径中径6g0.280.00120.2120.00820.01180.00452A0.00120.00870.0040内螺纹公差小径中径6H无0.2650.1040.1600.00622B无0.0130.0053六边形头部尺寸头部高度对边宽度5.30.20813.00.5110.2180.500金属紧固件材料合金(4037)低碳钢（含碳量在0.25%以下）不锈钢(302HQ,410)青铜黄铜铝CAMTRONIC®(耐磨)METCAM™紧固件的表面处理工序为什么要对紧固件进行表面处理？表面处理工艺表面处理工艺的目的工件外表美观耐腐蚀防止电化反应良好的滑润性标示耐磨损表面处理工序举例一原理：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程.镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等.阴极：待镀件（电极不反应);阳极：镀层金属（电极被氧化）;电镀液：含有镀层金属的离子.表面处理工序举例一例如：铁件上镀锌离子的放电能力不仅与本身性质相关，还与离子浓度、PH值等有关.当[Zn2＋]较大时，Zn2＋放电能力大于H＋，在直流电作用下，电极反应：阳极（Zn）Zn－2e＝Zn2＋阴极（Fe）Zn2＋＋2e＝Zn阳极的锌不断氧化成Zn2＋进入溶液，阴极溶液中Zn2＋被还原成锌镀层，因此电镀液中[ZnCl2]保持不变.表面处理工序举例一电镀工作原理图解FeZn氢脆由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象称为“氢脆”。除氢工艺清洗－去光－清洗－风干－进炉除氢－恒温－出炉要求：出槽后的螺丝在30分钟内必须进入除氢炉做除氢处理。从进炉之后起升温计时，到固定温度210度，保温4小时。修整工序例子二钝化清洁以准备在不锈钢表面进行表面处理。这道工序包括除去不锈钢表面的游离铁以产生富含铬的合成物。MicroTech技术一个特殊的工序，主要是用电流来除去表面的杂质，以光滑表面，这道工序会涉及预紧力控制。修整工序例子三AQ清洗超级的清洗工序以除去微小的离子杂质。工序中要用到很多超声波清洗单元。超声波清洗主要是通过产生气穴现象，气穴现象将产生气泡。气泡爆裂后就产生很高的压力。这种压力会产生非常精细的清洗效果。螺钉热处理材料：低碳钢1018－1022M渗碳：渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后，工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低温回火后，在提高硬度和耐磨性的同时，心部能保持相当高的韧性，可承受冲击载荷，疲劳强度较高。螺钉热处理螺丝热处理要求心部硬度：HRC28-38表面硬度：HRC45MIN渗碳深度：0.05-0.18mm硬度检测-三个点心部硬度0.05mm0.18mmTorque/Tension术语简介拉伸力Tension:紧固件在有效工作期间总的拉伸力.预加负载Preload:装配时紧固件所受的总的拉伸力。紧固力Clampload:由紧固件所受的拉伸力在配合受力表面产生的压紧力.拧紧力矩SeatingTorque:要求紧固紧固件到指定的夹紧力的目标扭矩。外来负载ServiceLoad:不是由螺纹紧固件产生的其他所有在紧固处的负载。Torque/Tension术语简介Breakaway扭矩:螺钉未被拧紧前反转需要的力矩。Break-Loose扭矩：螺钉拧紧后反转需要的力矩。Break-On扭矩:螺钉紧固后放置一段时间后再旋转拧紧的力矩。PrevailingTorque:紧固时转动的力矩材料受力分类：拉伸，压缩，扭转，弯曲，剪切应力Stress/应变曲线StrainCurve应力应变弹性极限屈服极限破裂弹性系数弹性变形区塑性变形区电子螺钉失效模式电子螺钉失效模式滑牙（Stripping)孔大，螺钉直径小，螺钉牙纹乱等开裂（Cracking)孔小，螺钉直径大，BOSS外径小于2倍的螺丝直径等松动（Creeping)紧固扭矩不足，材料等螺纹紧固件基础紧固系统谢谢！