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高强度螺栓的定义

点击数:30 发表时间:2020-11-19 06:09:30 高强度螺栓,高强螺栓,地脚螺栓,热镀锌螺栓

高强度螺栓的界说

关于高强度螺栓的几个概念1.按规矩螺栓的功用等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓.现国家标准只罗列到M39,关于大标准标准,特别是长度大于10~15倍的高强度螺栓,国内出产尚属短线。

高强螺栓与一般螺栓差异:
高强度螺栓就是可承受的载荷比同标准的一般螺栓要大。
高强度外六角螺栓
高强度外六角螺栓
一般螺栓的材料是Q235(即A3)制造的。高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料,制成后进行热处理,前进了强度。
两者的差异是材料强度的不同。
从原材料看:
高强度螺栓选用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制造,常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。一般螺栓常用Q235(相当于曩昔的A3)钢制造。
从强度等级上看:高强螺栓,运用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级,其间10.9级居多。一般螺栓强度等级要低,一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
高强度螺栓
高强度螺栓
从受力特征来看:高强度螺栓施加预拉力和靠抵触力传递外力。一般螺栓联接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力,拧紧螺帽时产生预压力很小,其影响能够忽略不计,而高强螺栓除了其材料强度很高之外,还给螺栓施加很大预压力,使联接构件间产生揉捏力,然后使垂直于螺杆方向有很大抵触力,而且预压力、抗滑移系数和钢材品种都直接影响高强螺栓的承载力。根据受力特征分承压型和抵触型.两者核算方法不同。高强螺栓最小标准M12,常用M16~M30,超大标准的螺栓功用不稳定,规划中应稳重运用。
高强度螺栓抵触型和承压型联接的差异:
高强度螺栓
高强度螺栓
高强螺栓联接是通过螺栓杆内很大的拧紧预压力把联接板的板件夹紧,足以产生很大的抵触力,然后前进联接的全体性和刚度,当受剪力时,按照规划和受力要求的不同,可分为高强螺栓抵触型联接和高强螺栓承压型联接两种,两者的本质差异是极限状况不同,尽管是同一种螺栓,但是在核算方法、要求、适用规划等方面都有很大的不同。在抗剪规划时,高强螺栓抵触型联接是以外剪力抵达板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的或许最大抵触力作为极限状况,也就是保证联接在整个运用期间表里剪力不逾越最大抵触力。板件不会产生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间一直坚持原有的空隙量),被联接板件按弹性全体受力。在抗剪规划时,高强螺栓承压型联接中答应外剪力逾越最大抵触力,这时被联接板件之间产生相对滑移变形,直到螺栓杆与孔壁接触,尔后联接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的抵触力一同传力,最终以杆身剪切或孔壁承压损坏作为联承受剪的极限状况。总之,抵触型高强螺栓和承压型高强螺栓实践上是同一种螺栓,只不过是规划是否考虑滑移。抵触型高强螺栓绝对不能滑动,螺栓不承受剪力,一旦滑移,规划就以为抵达损坏状况,在技术上比较老练;承压型高强螺栓能够滑动,螺栓也承受剪力,终究损坏相当于一般螺栓损坏(螺栓剪坏或钢板压坏)。
高强度螺栓
高强度螺栓
从运用上看:
建筑结构的主构件的螺栓联接,一般均选用高强螺栓联接。一般螺栓可重复运用,高强螺栓不行重复运用。高强螺栓一般用于永久联接。
高强螺栓是预应力螺栓,抵触型用扭矩扳手施加规矩预应力,承压型拧掉梅花头。一般螺栓抗剪功用差,可在非必须结构部位运用。一般螺栓只需拧紧即可。
一般螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。高强螺栓一般为8.8级和10.9级,其间10.9级居多。
8.8级 与8.8S 是相同等级。一般螺栓与高强螺栓的受力功用与核算方法均有所差异的。高强螺栓的受力首先是通过在其内部施加预拉力P,然后在被联接件之间的接触面上产生抵触阻力来承受外荷载的,而一般螺栓则是直接承受外荷载的。
更具体的来说:
高强度螺栓联接具有施工简略、受力功用好、可拆换、耐疲乏、以及在动力荷载作用下不致松动等优点,是很有发展前途的联接方法。
高强度螺栓是用特制的扳手上紧螺帽,使螺栓产生巨大而又受控制的预拉力,通过螺帽和垫板,对被联接件也产生了相同大小的预压力。在预压力作用下,沿被联接件表面就会产生较大的抵触力,明显,只需轴力小于此抵触力,构件便不会滑移,联接就不会受到损坏,这就是高强度螺栓联接的原理。
高强度螺栓联接是靠联接件接触面间的抵触力来阻遏其相互滑移的,为使接触面有足够的抵触力,就有必要前进构件的夹紧力和增大构件接触面的抵触系数。构件间的夹紧力是靠对螺栓施加预拉力来实现的,所以螺栓有必要选用高强度钢制造,这也就是称为高强度螺栓联接的原因。
高强度螺栓联接中,抵触系数的大小对承载力的影响很大。试验标明,抵触系数首要受接触面的方法和构件的材料影响。为了增大接触面的抵触系数,施工时常选用应喷砂、用钢丝刷收拾等方法对联接规划内构件接触面进行处理。
质量修正
当今大飞机、大型发电设备、汽车、高速火车、大型船只、大型成套设备等为代表的先进制造已将进入重要的发展方向。由此,紧固件将进入重要的发展阶段。高强度螺栓用于重要机械的联接,重复的拆装或各式的设备扭矩法对高强度螺栓要求极高。因此,对其表面状况及螺纹精度的好坏,将直接影响主机的运用寿数及安全。为了改善抵触系数,防止在运用进程中出现锈蚀、咬死或卡住,技术要求规矩其表面应进行镍磷镀处理。镀层厚度保证在0.02~0.03mm规划内,镀层均匀,致密、无针孔等。
螺栓材料为:18Cr2Ni4W、25Cr2MoV钢;螺栓标准:M27~M48。由于该类钢简略在表面构成一层钝化膜,而此钝化膜将使螺栓不能获得附着力出色的化学镍磷层,所以有必要采纳特其他前处理方法将膜先行除掉,而且应采纳方法阻遏其再生成,才干保证镀后的镀层与基体之间具有出色的结合力。一同由于该螺栓几许标准大,都给镍磷镀处理及进程的质量检测添加了难度。
加工工艺修正
镀前工艺
热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除磷-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理-查验
1、钢材规划
在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,由于紧固件的功用和其材料有着密切的联络。如材料挑选不当或不正确,或许构成功用达不到要求,运用寿数缩短,甚至产生意外或加工困难,制造本钱高级,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。 冷镦钢是选用冷镦成型工艺出产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下运用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高,因此,对冷镦钢材料的功用要求非常严峻。 在长时间出产实践和用户运用调研的基础上,结合 GB/T6478-2001 《冷镦和冷揉捏用钢技术条件》 GB/T699-1999 《优质碳素结构钢》及方针 JISG3507-1991 《冷镦钢用碳素钢盘条》的特征,以 8.8 级, 9.8 级螺栓螺钉的材料要求为例,各种化学元素的确定。 C 含量过高,冷成形功用将下降;太低则无法满足零件机械功用的要求,因此定为 0.25 %- 0.55 %。 Mn 能前进钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形功用;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向,故在世界的基础上恰当前进,定为 0.45 %- 0.80 %。 Si 能强化铁素体,促进冷成形功用下降,材料延伸率下降定为 Si 小于等于 0.30 %。 S.P. 为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,危害钢材的机械功用,应尽或许下降,定为 P 小于等于 0.030 %, S 小于等于 0.035 %。 B. 含硼量最大值均为 0.005 %,由于硼元素尽管具有明显前进钢材渗透性等作用,但一同会导致钢材脆性添加。含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需求出色归纳机械功用的工件是非常晦气的。
2、球化退火
沉头螺钉,内六角圆柱头螺栓选用冷镦工艺出产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形才干。冷镦进程中部分区域的塑性变形可达 60 %- 80 %,为此要求钢材有必要具有出色的塑性。当钢材的化学成分必定时,金相组织就是决议塑性好坏的要害性要素,一般以为粗大片状珠光体晦气于冷镦成形,而纤细的球状珠光体可明显地前进钢材塑性变形的才干。 对高强度螺栓用量较多的中碳钢和中碳合金钢,在冷镦前进行球化(软化)退火,以便获得均匀详尽的球化珠光体,以更好地满足实践出产需求。 对中碳钢盘条软化退火而言,其加热温度多挑选在该钢材临界点上下保温,加热温度一般不能太高,否则会产生三次渗碳体沿晶界分出,构成冷镦开裂,而关于中碳合金钢的盘条选用等温球化退火,在 AC1+(20-30%) 加热后,炉冷到略低于 Ar1 ,温度约 700 摄氏度等温一段时间,然后炉冷至 500 摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细,由片状变球状,冷镦开裂率将大大减少。 3545ML35SWRCH35K 钢软化退火温度一般区域为 715 - 735 摄氏度;而 SCM43540CrSCR435 钢球化退火加热温度一般区域为 740 - 770 摄氏度,等温温度 680 - 700 摄氏度。
3、剥壳除磷
冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮,除磷,有机械除磷和化学酸洗两种方法。用机械除磷替代盘条的化学酸洗工序,既前进了出产率,又减少了环境污染。此除磷进程包括弯曲法(广泛运用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条),喷九法等,除磷作用较好,但不能使剩余铁磷去净(氧化铁皮清除率为 97 %),特别是氧化铁皮粘附性很强时,因此,机械除磷受铁皮厚度,结构和应力状况的影响,运用于低强度紧固件(小于等于 6.8 级)用的碳钢盘条。高强度螺栓(大于等于 8.8 级)用盘条在机械除磷后,为除净一切的氧化铁皮,再经化学酸洗工序即复合除磷。 对低碳钢盘条而言,机械除磷残留的铁皮简略构成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝抵触外温时粘附上铁皮,使盘条钢丝表面产生纵向粒痕,盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时,头部出现微裂纹的原因, 95 %以上是钢丝表面在拉拔进程中产生的划痕所引起。因此,机械除磷法不宜用来高速拉拔。
4、拉拔
拉拔工序有两个目的,一是改制原材料的标准;二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械功用,关于中碳钢,中碳合金钢还有一个目的,就是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔进程中尽或许的破解,为随后的球化(软化)退火得到粒状渗碳体做好预备,但是,有些厂家为下降本钱,恣意减少拉拔道次,过大的减面率添加了盘条钢丝的加工硬化倾向,直接影响了盘条钢丝的冷镦功用。 假设各道次的减面率分配不合适,也会使盘条钢丝在拉拔进程中产生改变裂纹,这种沿钢丝纵向分布,周期必定的裂纹在钢丝冷镦进程中显露。此外,拉拔进程中如光滑欠好,也可构成冷拔盘条钢丝有规矩地出现横裂纹。 盘条钢丝出出粒丝模口上卷一同的切线方向与拉丝模不同心,会构成拉丝模单边孔型的磨损加重,使内孔失圆,构成钢丝圆周方向的拉拔变形不均匀,使钢丝的圆度超差,在冷镦进程中钢丝横截面应力不均匀而影响冷镦合格率。 盘条钢丝拉拔进程中,过大的部分减面率使钢丝的表面质量恶化,而过低的减面率却晦气于片状渗碳体的破碎,难以获得尽或许多的粒状渗碳体,即渗碳体的球化率低,对钢丝的冷镦功用极为晦气,选用拉拔方法出产的棒料和盘条钢丝,部分减面率直控制在 10 %- 15 %的规划内。
5、冷锻成形
一般,螺栓头部的成形选用冷镦塑性加工,同切削加工相比,金属纤维(金属留线)沿产品形状呈接连状,中心无堵截,因此前进了产品强度,特别是机械功用优秀。 冷镦成形工艺包括切料与成形,分单工位单击,双击冷镦和多工位自动冷镦。一台自动冷镦机分别在几个成型凹模里进行冲压,镦锻,揉捏和缩径等多工位工艺。 单工位或多工位自动冷镦机运用的原始毛坯的加工特征是由材料标准长 5 - 6 米的棒料或分量为 1900 - 2000KG 的盘条钢丝的标准决议的,即加工工艺的特征在于冷镦成型不是选用预先切好的单件毛坯,而是选用自动冷镦机本身由棒料和盘条钢丝切取和镦粗的(必要时)毛坯。 在揉捏型腔之前,毛坯有必要进行整形。通过整形可得到符合工艺要求的毛坯。在镦锻,缩径和正揉捏之前,毛坯不需整形。毛坯堵截后,送到镦粗整形工位。该工位可前进毛坯的质量,可使下一个工位的成型力下降 15 - 17 %,并能延伸模具寿数,制造螺栓可选用多次缩径。 冷镦成型所能抵达的精度还同成型方法的挑选和所选用的工序有关。此外,它还取决于所用的设备的结构特征,工艺特征及其状况,工模具精度,寿数和磨损程度。 冷镦成型和揉捏运用的高合金钢,硬质合金模具的作业表面粗糙度不应大 Ra=0.2um, 这类模具作业表面的粗糙度抵达 Ra=0.025-0.050um 时,具有最高寿数。
6、螺纹加工
螺栓螺纹一般选用冷加工,使必定直径规划内的螺纹坯料通过搓(滚)丝板(模),由丝板(滚模)压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被堵截,强度添加,精度高,质量均一的产品,因此被广泛选用。 为了制出终究产品的螺纹外径,所需求的螺纹坯径是不同的,由于它受螺纹精度,材料有无镀层等要素限制。 滚(搓)压螺纹是指运用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹相同螺距和牙形的滚压(搓丝板)模具,一边揉捏圆柱形螺坯,一边使螺坯滚动,终究将滚压模具上的牙形转移到螺坯上,使螺纹成形。 滚(搓)压螺纹加工的一同点是滚动转数不必太多,假设过多,则功率低,螺纹牙表面简略产生别离现象或许乱扣现象。反之,假设转数太少,螺纹直径简略失圆,滚压初期压力反常增高,构成模具寿数缩短。滚压螺纹常见的缺点:螺纹部分表面裂纹或划伤;乱扣;螺纹部分失圆。这些缺点若很多产生,就会在加工阶段被发现。假设产生的数量较少,出产进程注意不到这些缺点就会流通到用户,构成麻烦。因此,应归纳加工条件的要害问题,在出产进程控制这些要害要素。
7、处理
高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为了前进紧固件的归纳机械功用,以满足产品规矩的抗拉强度值和屈强比。 热处理工艺对高强度紧固件特别是它的内涵质量有着至关重要的影响,因此,要想出产出优质的高强度紧固件,有必要要有先进的热处理技术装备。 由于高强度螺栓出产量大,价格低廉,螺纹部分又是比较纤细相对精密的结构,因此,要求热处理设备有必要具备出产才干大,自动化程度高,热处理质量好的才干。进入 20 世纪 90 时代以来带有保护气氛的接连式热处理出产线已占主导地位,震底式,网带炉特别适用于中小标准紧固件的热处理调质。调质线除了炉子密封功用好以外,还具有先进的气氛,温度和工艺参数核算机控制,设备故障报警和显示功用。高强度紧固件从上料-清洗-加热-淬火-清洗-回火-着色到下线,全部自动控制工作,有用保证了热处理质量。 螺纹的脱碳会导致紧固件在未抵达机械功用要求的抗力时先产生脱扣,使螺纹紧固件失效,缩短运用寿数。由于材料的脱碳,假设退火不当,更会使原材料脱碳层加深。调质热处理进程中,一般会从炉外带进来一些氧化气体。棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物,入炉加热后也会分化,反响生成一些氧化性气体。例如,钢丝的表面铁锈,它的成分是碳酸铁及氢氧化物,在加热后将分化成CO₂及H₂O,然后加重了脱碳。研讨标明,中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严峻,而最快的脱碳温度在 700 - 800 摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在必定条件下分化化组成二氧化碳和水的速度很快,假设接连式网带炉炉气控制不当,也会构成螺丝脱碳超差。 高强度螺栓当选用冷镦成形时,原材料和退火的脱碳层不光依然存在,而且被揉捏到螺纹的顶部,关于需求淬火的紧固件表面,得不到所要求的硬度,其机械功用(特别是强度和耐磨性)下降。其他,钢丝表面脱碳,表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数,淬火时有或许产生表面裂纹。 为此,在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳,还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的覆碳,把网带炉中的保护气氛的优势调到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等,使已脱碳的紧固件渐渐康复到本来的含碳量,碳势设定在 0.42 %- 0.48 %为宜,覆碳温度与淬火加热相同,不能在高温下进行,以免晶粒粗大,影响机械功用。 紧固件在调质淬火进程中或许出现的质量问题首要有:淬火态硬度缺少;淬火态硬度不均;淬火变形超差;淬火开裂。现场出现的这类问题往往与原材料,淬火加热和淬火冷却有关,正确制定热处理工艺,标准出产操作进程,往往能够防止此类质量事故。
8、查验
综上所述,影响高强度紧固件质量的工艺要素有钢材规划,球化退火,剥壳除磷,拉拨,冷镦成形,螺纹加工,热处理等方面,有时则是诸种要素的叠加。
工艺流程
高强度螺栓镍磷镀的工艺流程由三部分组成:
榜首部分是前处理工序,包括高强度螺栓镀前的精度和外观检查、手工除油、浸泡除油、酸洗、电活化和闪镀镍等工序;
第二部分化学镀镍处理工序;
第三部分是后处理工序,包括驱氢热处理、抛光和制品检查等工序。如下:
螺栓化学成分检查→螺栓镀前精度、外观检查→手工除油→外观检查→浸泡除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→电活化→冷水洗→闪镀镍→冷水洗→去离子水洗→化学镀镍→去离子水洗→冷水洗→驱氢→抛光→制品检查。
要害工序
前处理工艺是决议高强度螺栓镍磷镀质量的要害工序,此工序的目的是去除螺栓表面钝化层并阻遏钝化膜的再生。该工序的实行状况直接决议了基体与镀层结合的好坏程度。针对出产中出现的质量事故大部分是由于螺栓前处理不良构成。在施镀前有必要认真地除尽螺栓表面附着的油污、锈迹和氧化皮;与电镀的差异是应更仔细查验,对处理不净的螺栓绝对不答应镀覆。
①螺栓的检查;目测检查螺栓表面质量,要求任何加工留下的毛刺有必要去除,尖利的棱角边际须倒圆。
②手工除油;保证基体表面无油渍。
③浸泡除油;将螺栓放入碱水煮以去除表面油污。
④酸洗;为防止碱性除油溶液污染闪镀镍镀槽,在闪镀镍前用酸洗液进行电活化处理。
⑤电活化;用酸溶液进行电活化处理。
⑥闪镀镍;对低合金钢都应该选用闪镀镍,以添加镀层与基体之间的结合强度。
后工序
镍磷镀后处理包括驱氢、抛光两个首要工序。
①驱氢;按有关标准的规矩,镀后驱氢温度为200±10℃,处理时间2h。200℃有利于消除氢脆,松弛内应力,前进镀层与基体的结合力,改善镀层的耐腐蚀功用。
②抛光;抛光的螺栓外观亮光,但为更好地前进镀层质量,平坦细微的痕迹,得到亮光似镜面的表面,需用抛光机抛光镀层。
分类修正
抵触型高强度螺栓:适用于钢框架结构梁、柱联接,实腹梁联接,工业厂房的重型吊车梁联接,制动系统和承受动荷载的重要结构的联接。
承压型高强度螺栓:可用于答应产生少量滑动的静载结构或直接承受动荷载的构件中的抗剪联接。
抗拉型高强度螺栓:螺栓受拉时,疲乏强度较低,在动载作用下,其承载才干不易逾越0.6P(P为螺栓的答应轴力),因此,仅适用于静载作用下运用,如受压杆件的法兰对接、T型接头号。
工艺标准修正
1 材料及首要机具:
1.1 螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书,并应符合规划要求和国家标准的规矩。
1.2 高强螺栓入库应按标准分类寄存,并防雨、防潮。遇有螺栓、螺母不配套,螺纹危害时,不得运用。螺栓、螺母、垫圈有锈蚀,应抽样检查紧固轴力,满足要求后方可运用。
螺栓等不得被泥土、油污粘染,坚持洁净、枯燥状况。有必要按批号,同批内配套运用,不得混放、混用。
1.3 首要机具:电动扭矩扳手及控制仪、手动扭矩扳手、手工扳手、钢丝刷、工具袋等。
2 作业条件:
2.1 抵触面处理:抵触面选用喷砂、砂轮打磨等方法进行处理,抵触系数应符合规划要求(一要求Q235 钢为0.45 以上,16 锰钢为0.55 以上)。抵触面木答应有残留氧化铁皮,处理后的抵触面可生成赤锈面后设备螺栓(一般露天存10d 左右),用喷砂处理的抵触面不必生锈即可设备螺栓。选用砂轮打磨时,打磨规划不小于螺栓直径的4 倍,打磨方向与受力方向垂直,打磨后的抵触面应无明显不平。抵触面防止被油或油漆等污染,如污染应完全收拾干净。
2.2 检查螺栓孔的孔径标准,孔边有毛刺有必要清除掉。
2.3 同一批号、标准的螺栓、螺母、垫圈,应配套装箱待用。
2.4 电动扳手及手动扳手应通过标定。

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