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                                      鋼結構緊固件常見問題,這樣做就可以輕松解決

                                      時間:2020-07-23 來源:

                                      相信各位螺友都知道:緊固件是指將兩個或兩個以上零件或構件連接成為整體時所采用的一類機械零件的總稱, 特點是品種規格繁多,性能用途各異,而且標準化、系列化、通用化的程度也極高。通常把已有國家標準的一類緊固件稱為標準緊固件,簡稱標準件。

                                      緊固件通常包括以下7類零件:

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                                      1、螺栓: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。這種連接形式稱螺栓連接。如把螺母從螺栓上旋下,有可以使這兩個零件分開,故螺栓連接是屬于可拆卸連接。

                                      2、螺柱:沒有頭部的,僅有兩端均外帶螺紋的一類緊固件。連接時,它的一端必須旋入帶有內螺紋孔的零件中,另一端穿過帶有通孔的零件中,然后旋上螺母,即使這兩個零件緊固連接成一件整體。這種連接形式稱為螺柱連接,也是屬于可拆卸連接。主要用于被連接零件之一厚度較大、要求結構緊湊,或因拆卸頻繁,不宜采用螺栓連接的場合。

                                      3、螺釘:也是由頭部和螺桿兩部分構成的一類緊固件,按用途可以分為三類:機器螺釘、緊定螺釘和特殊用途螺釘。機器螺釘主要用于一個緊定螺紋孔的零件,與一個帶有通孔的零件之間的緊固連接,不需要螺母配合(這種連接形式稱為螺釘連接,也屬于可拆卸連接;也可以與螺母配合,用于兩個帶有通孔的零件之間的緊固連接。)緊定螺釘主要用于固定兩個零件之間的相對位置。特殊用途螺釘例如有吊環螺釘等供吊裝零件用。

                                      4、螺母:帶有內螺紋孔,形狀一般呈顯為扁六角柱形,也有呈扁方柱形或扁圓柱形,配合螺栓、螺柱或機器螺釘,用于緊固連接兩個零件,使之成為一件整體。

                                      5.自攻螺釘:與機器螺釘相似,但螺桿上的螺紋為專用的自攻螺釘用螺紋。用于緊固連接兩個薄的金屬構件,使之成為一件整體 ,構件上需要事先制出小孔,由于這種螺釘具有較高的硬度,可以直接旋入構件的孔中,使構件中形成響應的內螺紋。

                                      6.木螺釘:也是與機器螺釘相似,但螺桿上的螺紋為專用的木螺釘用螺紋,可以直接旋入木質構件(或零件)中,用于把一個帶通孔的金屬(或非金屬)零件與一個木質構件緊固連接在一起。這種連接也是屬于可以拆卸連接。

                                      7.墊圈:形狀呈扁圓環形的一類緊固件。置于螺栓、螺釘或螺母的支撐面與連接零件表面之間,起著增大被連接零件接觸表面面積,降低單位面積壓力和保護被連接零件表面不被損壞的作用;另一類彈性墊圈,還能起著阻止螺母回松的作用。

                                      常見的表面處理方式

                                      一、螺栓螺母如何擰緊

                                      使用螺栓螺母配合的螺紋連接是緊固件應用中最常見的,為了保證連接的強度,一般都會采用自鎖螺母,或是使用額外的機械鎖緊來防止發生松脫。螺紋緊固件的安裝也十分簡單,只要保證有足夠扭力來實現接口處的預緊力即可,但是仍然會有很多人不確定是應該通過螺母或是螺栓頭來擰緊。

                                      ①、擰緊時是應該對螺栓頭還是螺母施加扭矩呢?

                                      ②、對螺栓頭或螺母施加扭矩,二者是否是相同的結果?

                                      在某些應用中您可以對螺栓頭或螺母施加扭矩并保持緊密連接;而在下面這些應用條件下,恐怕只能對其中的一個部件施加扭矩:

                                      1、干涉配合:在干涉配合的孔中,應該對螺母施加扭矩進行安裝。

                                      2、螺栓頭與螺母有不同的形狀和直徑

                                      當螺栓頭與螺母的形狀不同(比如六角頭螺栓配方形螺母)或直徑明顯不同時,最好在承載面較小的一側施加扭矩。例如,如果螺栓頭小于螺母,則應該對螺栓頭施加扭矩??梢院唵卫斫鉃樾√幇l力,大處承力。

                                      3、不同的材料

                                      當需要將兩種不同材料夾緊在一起時,最好在摩擦系數較低的材料上施加緊固力,也就是說在可能產生最小摩擦力的一側施加扭矩擰緊。

                                      4、長螺栓應用

                                      當扭矩施加在很長的螺栓的頭部時,非常容易發生扭轉卷繞的問題,因此在這種情況下,對螺母施加扭矩將有助于避免該問題的發生。有這樣一種應用,螺母是帶法蘭的螺母,而螺栓頭卻沒有,也就是說螺母一側的摩擦半徑比螺栓頭一側要大。

                                      如果緊固扭矩是在要擰緊螺母的情況下確定的,那么如果使用該扭矩對螺栓頭進行擰緊的話,則可能會發生過載問題。通常,將近一半的扭矩需要用于克服緊固表面下的摩擦力,因此較小的摩擦半徑將導致更多的扭矩進入螺紋連接處并因此而發生過度緊固問題。反之亦然,假定扭矩是根據螺栓頭擰緊而確定的話,如果擰緊螺母的話,也就是說將扭矩施加在了摩擦半徑更大的一側,這會導致輸入螺紋連接處的預緊力不足,而可能會引起松脫的問題。

                                      二、為什么使用墊圈?

                                      墊圈是非常常見的標準件,我們經常會在螺栓與螺母這類螺紋連接的緊固過程中發現墊圈的身影。甚至可以這么說,墊圈總是與螺栓或螺絲這類螺紋緊固件配合使用。

                                      為什么要使用墊圈呢?

                                      ①、如果基體材料非常軟,那么在螺栓或螺絲擰入的過程中會導致基體母板材料的表面受到損傷。通過使用墊圈,可以將這個擠壓力分布在更大的區域里,避免對母板表面的傷害。

                                      ②、如果基體材料非常軟,而且安裝緊固件的孔周邊已經發生損壞,那么在緊固件擰入的過程中,可能會發生拉穿失效的問題,這是因為在大多數情況下,施加在擰緊過程中的力足以將緊固件拉過材料母板,而墊圈的存在則有助于產生較小的聚集壓力。

                                      ③當螺栓或螺絲擰入的母板表面不夠光滑、平整時,緊固件的頭部很有可能被卡住,通過使用墊圈,可以保證螺栓或螺絲的表面滑動而使安裝變得更加簡單。

                                      ④、一些墊圈采用了特殊的結構設計,使其具有防止螺母發生松脫的功能。我們俗稱這類墊圈為鎖緊墊圈,在結構形式上有很多種,開口型、星型以及波浪型等等。這類鎖緊墊圈需要與螺母配合一起使用。

                                      由此可見,除了特殊設計的鎖緊墊圈以外,其余墊圈多是為了將載荷分布在螺栓頭和螺母面下,也就是說,墊圈對于連接結構來說,只是起到了分散載荷的作用。

                                      三、為什么在圖紙或規范里,往往很容易找到抗拉強度的性能指標,而沒有剪切強度的相關參數呢?

                                      抗拉強度是緊固件在其斷裂之前或其斷裂時所能支撐的最大張力。對于英制緊固件來說,抗拉強度的單位是磅/平方英寸(psi),對于公制緊固件來說,其單位是兆帕(MPa)。剪切強度是緊固件在其失效之前可以支撐的垂直于緊固件軸線的最大載荷,常分為單剪和雙剪。單剪切是在一個橫向平面中發生的載荷,其傾向于將緊固件切割成兩件,而雙剪在失效后會被切割成三個部件。作為一個經驗分享,緊固件的剪切強度可以假定為其規范中最小抗拉強度的60%。比如其最小抗拉強度是120,000psi,那么其剪切強度可以安全地假設為70,000psi。

                                      拓展知識:

                                      1)螺栓剪切接頭可以設計為摩擦夾緊或直接剪切兩種。如果選擇直接剪切接頭類型,則螺栓的柄桿處直接承受剪切力。當使用摩擦夾緊時,必須要確保螺栓產生的摩擦力足以防止接頭的板之間產生滑動,因此如果負載是動態的話,那么選擇摩擦夾緊是優選,因為它可以防止磨損。

                                      2)在大多數情況下,緊固件的材料強度是可以通過技術手冊查到的,這對分析特定應用中材料的強度等級十分有幫助。比如計算給定直徑尺寸的緊固件實際強度值,首先通過ASTM等級的最小抗拉強度乘以直徑的應力區域,即可算得該尺寸和材料等級下螺栓的極限抗拉強度。

                                      四、螺套的應用

                                      螺套在結構組裝中非常常見,在鍛件、鑄件和機加工件上應用較多,尤其當螺紋孔不能提供足夠的螺紋剪切區域,也不能使用自鎖裝置時,內置螺套是一個十分有效的解決方案。而且對于有些大型鍛件或鑄件來說,直接在基體部件上攻絲,一旦螺紋損壞可能會危及整個零部件。

                                      螺旋線圈螺套是最簡單的一種螺套產品,它是由高品質的不銹鋼絲軋制而成,卷繞成彈簧螺紋形狀。通常情況下,螺套的直徑設計會比螺紋孔更大一些,因此在安裝過程中就存在被壓縮的過程,這樣做的目的首先是為了讓螺套本身獲得與螺紋孔最大的接觸面積;其次被壓縮后,螺套向外的張力就是為螺套提供鎖緊功能的摩擦力,將螺套永久地固定在螺紋孔里。

                                      除了機械強度這些硬性指標以外,這類產品還有很多優點:

                                      螺紋壽命即使在重復安裝和拆卸后,仍然有顯著的增加。螺套的硬度和光滑的表面處理消除了由于螺紋摩擦而容易引起的磨損。

                                      在安裝過程中,螺旋線螺套并不是通過鉚接或插入式鎖緊的方式進行固定的,因此沒有任何內部應力導入到母體材料中。

                                      螺旋線圈螺套可以安裝在塑料條上并纏繞在卷軸上,通過使用氣動工具安裝時,可以顯著提高安裝效率。缺點:需要斷尾處理,因為螺套上的這個“小尾巴“也僅僅是為了在安裝過程中起到一定的螺紋導向作用,對于產品結構并沒有任何意義,卻需要在安裝結束后通過專用的工具將其去除,而這恰恰是可以提高組裝效率的地方。

                                      因此無需斷尾處理的螺旋線螺套開始被大量使用,它具備了帶“小尾巴”產品的全部優點,并且在安裝后無需斷尾處理。它的螺紋導向功能是通過在螺旋線圈上開槽的方式實現的。沒有導向尾的螺旋線螺套相比于傳統的需要斷尾處理的螺套,具有下列優點:

                                      ①、消除了斷尾處理這道工序,適用于大批量的自動化安裝;

                                      ②、雙向槽口設計,避免了對每次安裝前插入螺套方向的檢查;

                                      ③、無斷尾處理,避免在安裝過程中產生雜質;

                                      ④、無斷尾處理,免去購買斷尾工具。

                                      在很多盲孔應用中,采用傳統的斷尾式螺套可能在螺套下方需要額外的安裝空間來完成最后的斷尾操作,而且需要保證該操作過程不會對母體材料造成傷害。而采用無斷尾式螺套時,這個額外的空間就極大地被縮小了。

                                      -End-

                                      (◆  本文編輯:D  )

                                      聲明:本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請第一時間告知,我們將根據您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容。


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