一、首先了解螺栓,簡單介紹下螺栓螺栓:

機械零件,配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件。由頭部和螺桿(帶有外螺紋的圓柱體)兩部分組成的一類緊固件,需與螺母配合,用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。

螺栓有多種類型。

按連接的受力方式分:有分普通的螺栓和有鉸制孔用的螺栓。

按頭部形狀分:有六角頭的,圓頭的,方形頭的,沉頭的等等。

按螺紋長度分為全螺紋和非全螺紋兩類。

按螺紋的牙型分為粗牙和細牙兩類,粗牙型在螺栓的標志中不顯示。

螺栓按照性能等級分為3.6、4.8、5.6、5.8、8.8、9.8、10.9、12.9八個等級,其中8.8級以上(含8.8級)螺栓材質為低碳合金鋼或中碳鋼并經熱處理(淬火+回火),通稱高強度螺栓,8.8級以下(不含8.8級)通稱普通螺栓。

普通螺栓按照制作精度可分為A、B、C三個等級,A、B級為精制螺栓,C級為粗制螺栓。對于鋼結構用連接螺栓,除特別注明外,一般為普通粗制C級螺栓。當然還有其他異型螺栓和特殊用途螺栓, 就不再介紹了。我們通篇都以10.9級高強度螺栓為例吧,來聊聊螺栓的那些事。

二、要做好一顆螺栓,需要先設計一顆螺栓

要想做好一件東西,首先要求定義好他的特性要求,這里就是技術要求吧,怎么定義技術要求呢,其實真的挺難得,你必須知道功能要求和技術要求之間的聯系,技術要求來自于功能要求,功能要求是來自于使用者或者是使用環境的或其他外界條件的要求。功能要求分析可以采用質量功能展開(亦稱質量屋)技術進行分析,這里不介紹了。

怎么才能把功能要求轉化成技術要求呢,這就需要有一定的技術積累了,舉兩個簡單的例子,你想讓螺栓的抗疲勞強度好一些,就要合理設計螺栓頭部過渡圓角、螺栓根部圓角、螺紋和螺桿過渡處,然后把這些設計好的信息反映到設計圖紙上或技術要求中。再比如,實際應用中要求螺栓在比較惡略的腐蝕環境中長期不被腐蝕,你就需要按照腐蝕環境根據相應的標準來選擇合適的表面處理或者螺栓材料來滿足應用環境要求。

另外螺栓的性能等級,螺紋公差等級,尺寸精度等級,表面處理方法等都是設計中要考慮的因素,甚至有些工序的先后順序也需要在設計時定義好(比如滾螺紋和調質處理,前后順序顛倒之后對螺紋的疲勞強度是有一定影響的)。

三、要使螺栓滿足應用需要,材料需選好

其實螺栓設計時,材料就應該已經選好了,這里在單獨說一遍是因為作者認為材料真的很重要,大部分螺栓都是普通碳鋼或者合金鋼,這是普通情況,而螺栓有可能用在高腐蝕性環境或者溫度變化比較大的環境中,或者極端溫度環境,那么普通碳鋼或者合金鋼就不太合適了,比如普通碳鋼材料在極端低溫情況下就會變脆,容易在毫無征兆的情況下產生脆斷。而如果將其應用于高溫環境下,普通碳鋼會產生蠕變,即在螺紋沒有松動的情況下,螺栓的預緊力就會降低,容易產生松動或疲勞失效。

另外有一些螺栓還要求,高抗蠕變性能、良好的抗應力腐蝕性能、抗氧化性能和較低的缺口敏感性。

四、設計材料準備好,工藝順序很重要

螺栓是怎么制造出來的呢,一般大批量生產時,都是用整盤盤條,然后校直之后截斷成需要的長度的。有些工序是可以根據生產廠家的生產設備布局調換順序的,但是有些工序是不能調整的,如果工序調整了就可能影響產品質量,或降低產品性能。

工藝順序確定的一個重要的依據是在不影響產品性能,或者在保證產品質量的前提下,使生產效率提高,減低生產成本。

哪些工藝順序調整了會影響產品質量呢,比如熱處理和滾壓螺紋,如果螺栓沒有特殊的抗疲勞性能要求,熱處理后滾壓螺紋或者熱處理前滾壓螺紋都是沒有問題的,但是如果對疲勞強度要求高的話,就必須在熱處理后滾壓螺紋。

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五、鐓螺栓頭

冷鐓工藝是緊固件頭部成型的首選工藝,冷鐓工藝具有生產率高,材料利用率高、表面質量和內部質量高等特點,當鋼棒被截斷成需要的長度后,就可以鐓頭了,鐓頭可以是冷成型也可以是熱成型。一般情況下比較小的螺栓采用冷鐓成型,大的螺栓采用熱鐓成型。