一、緊周件機械性能主要涉及的內(nèi)容
緊固件機械性能.可以反映緊固件的使用能力,主要包括:機械(或力學(xué))性能、物理性能和工作性能:
1.物理性能
物理性能主要是制造緊固件的材料固有的特性.成品中--般不改變,如,熔點、膨脹系數(shù)、磁導(dǎo)率等。另一部分,則結(jié)合緊固件產(chǎn)品實際情況,是否還包括緊固件制造過程中產(chǎn)生的一些物理變化,如“表面缺陷”,甚至也包括“表面脫碳”和“表面硬度(增碳)”。
2.機械性能
機械性能(Mechanical properties)(或力學(xué)性能)是指緊固件產(chǎn)品的機械性能,反映了當(dāng)它承受一定載荷時,所作出反應(yīng)的能力。如:抗拉強度、屈服強度、伸長率、斷面收縮率及硬度等。緊固件在生產(chǎn)過程中,經(jīng)過原材料改制(冷拔)、冷鐓、冷擠、縮桿或熱壓、搓(滾)絲等加工過程,以及熱處理,最終制成緊固件成品。這時,它的各項機械性能指標(biāo),與未加工的原材料相比,已經(jīng)有了較大的變化.并達(dá)到了某種緊固件產(chǎn)品的機械性能。
3.工作性能
工作性能是根據(jù)功能設(shè)計要求,通過加工過程而獲得的特性。因此,使該緊固件能夠滿足使用中的某些特定要求,如扭矩、鎖緊性能、彈性等。工作性能,也可以通過材料,如“非金屬嵌件鎖緊螺母”的尼龍材料性能表示其性能。
二、為何規(guī)定緊固件機械性能
1.僅規(guī)定材料牌號的時代
20世紀(jì)50年代,我國首次頒布的GB 38—58《螺栓技術(shù)條件》、GB 61- 58《螺母 技術(shù)條件》等國家標(biāo)準(zhǔn)中,只規(guī)定緊固件的材料牌號。同時,國外(主要有原蘇聯(lián)、東德等“社會主義國家”)“援建項目”中,有關(guān)緊固件產(chǎn)品的各級標(biāo)準(zhǔn),也只規(guī)定產(chǎn)品的材料牌號,并且由本企業(yè)的“標(biāo)準(zhǔn)件車間/工段”負(fù)責(zé)生產(chǎn)所需緊固件產(chǎn)品。
2.規(guī)定緊固件機械性能
緊固件專業(yè)化發(fā)展促進(jìn)緊固件的設(shè)計選用,以及標(biāo)準(zhǔn)化水平提高隨著國家標(biāo)準(zhǔn)“緊固件”在全國范圍內(nèi)貫徹實施,尤其是由原第一機械工業(yè)部第二工業(yè)局負(fù)責(zé)歸口管理,并陸續(xù)建成的“十大標(biāo)準(zhǔn)件廠”發(fā)揮專業(yè)化集中生產(chǎn)緊固件產(chǎn)品多、快、好、省的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn),許多
生產(chǎn)機電產(chǎn)品的主機生產(chǎn)廠逐漸終止自制,而改為外購緊固件產(chǎn)品·但是由于專業(yè)化集中生產(chǎn)采用工藝不同.因此“規(guī)定材料牌號”與“專業(yè)化集中生產(chǎn)工藝”的矛盾突出·并直接影響專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展。正所謂先進(jìn)工藝需要新的設(shè)備、工裝模具,尤其要求采用適含冷鐓工藝的專門材料,否則達(dá)不到預(yù)期效果。
3.緊固件機械性能取決于材料及制造工藝
若需要同一緊固件品種,如螺栓、同一規(guī)格,如M16×80,當(dāng)采用同一材料牌號.如35號鋼.而采用不同生產(chǎn)工藝時,所獲得的螺栓產(chǎn)品的機械性能是不相同的,假如以近似的機械性能等級表示:
1)切削工藝:保持材料原有性能指標(biāo),相當(dāng)于5.8級;
2)熱鍛工藝:基本保持材料原有性能指標(biāo),基本相當(dāng)于5.8級或5.6級;
3)冷鐓工藝:由于冷作硬化提高抗拉強度,相當(dāng)于6.8級;
4)冷鐓成型一淬火并回火(調(diào)質(zhì))處理:相當(dāng)于8.8級。
可以看出:對通用(或商品)緊固件,即使規(guī)定了一種材料牌號,但由于采用不同的工藝,可以獲得的機械性能也是不同的。因此.對通用(或商品)緊固件而言,規(guī)定材料牌號既不科學(xué),又不合理。這種設(shè)計理念早已落后,而被拋棄。相對而言,以盡可能的規(guī)定機械性能等級代替規(guī)定材料牌號,是早在20世紀(jì)被國際公認(rèn)的、先進(jìn)合理的緊固件設(shè)計與選用理念。
三、規(guī)定機械性能的緊固件產(chǎn)品
1.標(biāo)準(zhǔn)緊固件產(chǎn)品包括:螺栓、螺柱、螺母、螺釘、木螺釘、自攻螺釘、墊圈、鉚釘、銷、擋圈、緊固件一組合件及連接副,以及其他(如焊釘、異形釘)等12大類。目前,在國際范圍內(nèi),國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第2技術(shù)委員會“緊固件”(ISO/TC2)對米制緊固件僅有螺栓、螺母、螺釘、自攻螺釘(含自鉆自攻螺釘及自擠螺釘)、平墊圈、抽芯鉚釘、銷、緊固件一組合件,以及焊釘?shù)?類產(chǎn)品制定、發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn),其中,對螺栓、螺母、螺釘、自擠螺釘、自攻螺釘、自鉆自攻螺釘及平墊圈等產(chǎn)品規(guī)定了機械性能(等級),而未規(guī)定材料牌號。
2.我國緊固件標(biāo)準(zhǔn)除與ISO/TC2規(guī)定的產(chǎn)品相同外.還增加了兩種:
其一,“抽芯鉚釘機械性能等級標(biāo)記代號”(如06、08、10、20、50)的規(guī)定。早在1990年GB/T 12619--1990((抽芯鉚釘技術(shù)條件》第3章即規(guī)定了抽芯鉚釘?shù)男阅艿燃墶⑨旙w與釘芯的材料牌號。其現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為:GB/T 3098.19—2004《緊固件機械性能抽芯鉚釘》;
其二,隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的高速增長,我國的鋼鐵工業(yè)也得到飛速發(fā)展。1996年鋼產(chǎn)量超過1億t后躍居世界第一。2005年產(chǎn)量已達(dá)3億t。緊固件用鋼的需求量2007年已達(dá)520萬t。照此發(fā)展,面對鋼鐵工業(yè)的現(xiàn)狀,以鋼材為主要原料的緊固件工業(yè)必須考慮到在資源、能源、環(huán)境保護(hù)等方面將面臨的難以承受的壓力。怎樣以“循環(huán)經(jīng)濟”為戰(zhàn)略思想,深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,對緊固件用鋼改進(jìn)、開發(fā)、發(fā)展是鋼鐵工業(yè)和緊固件行業(yè)科技工作者數(shù)十年來不懈努力的重大課題。
非調(diào)質(zhì)鋼是在微合金化基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其性能和價格比優(yōu)于傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)鋼,可取代部分碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼,是一種科技含量高、帶動力強、影響面大的高技術(shù)鋼種。冷作強化非調(diào)質(zhì)鋼是非調(diào)質(zhì)鋼領(lǐng)域中的一個重要分支,它通過微合金化、控制軋制和控制冷卻,使微合金化元素的碳氮化物彌散析出而產(chǎn)生沉淀強化和細(xì)晶強化,在此基礎(chǔ)上再通過冷變形產(chǎn)生加工硬化,使鋼的強度進(jìn)一步提高,在不經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的情況下,即能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。
馬鞍山鋼鐵集團(tuán)公司在技術(shù)、設(shè)備、工藝上形成了非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼線材生產(chǎn)的成套關(guān)鍵技術(shù),在國內(nèi)首次實現(xiàn)了非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼的批量生產(chǎn)和應(yīng)用,實物質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,部分指標(biāo)超過國際先進(jìn)水平。同時,與機械科學(xué)研究總院中機生產(chǎn)力促進(jìn)中心,以及緊固件制造企業(yè)共同制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3098.22-2009《緊固件機械性能-細(xì)晶非調(diào)質(zhì)鋼螺栓、螺釘和螺柱》。到2012僅馬鋼就已批量生產(chǎn)銷售了4萬噸細(xì)晶非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼線材,全部用于制作8.8級、10.9級緊固件產(chǎn)品,質(zhì)量穩(wěn)定可靠。緊固件企業(yè)在制作高強度緊固件時,省去了退火工序和調(diào)質(zhì)工序(對U型螺栓和長桿螺栓等淬火后易變形的緊固件尤為適用),具有顯著的節(jié)能減排效果,經(jīng)濟社會效益顯著。
細(xì)晶非調(diào)質(zhì)鋼線材用于制造相當(dāng)于8.8~10.9六角螺栓、六角頭螺釘、螺桿及U型螺絲等產(chǎn)品。目前,這些產(chǎn)品除供應(yīng)國內(nèi)市場外,有的業(yè)已出口。
GB/T 3098.22-2009的批準(zhǔn)發(fā)布必將加速這種綠色環(huán)保材料的推廣應(yīng)用。