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小小螺栓我们需要大量进口,如何才能生产出合格的高端螺栓?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-23 浏览次数:23
 很明显地看到,同时期进口紧固件的单价是出口价格的4到5倍,甚至更高,以英国为例,从英国进口螺栓的单价为20718美元/吨,而我国出口到英国的紧固件仅为1840美元/吨,单价相差10倍以上。我们大量出口普通螺栓,高端高附加值的螺栓需要大量进口,我们为什么要大量进口这种高要求的螺栓呢,因为我们大量的基础设施建设需要这种螺栓,而目前我们还没有完全掌握生产高端螺栓的技术。

那么生产出合格的高端螺栓需要什么样的技术储备呢,为什么就这么难呢,我们先简单了解一下螺栓。

螺栓是机械设备中应用最广泛的零部件,看上去不起眼,里面学问真的不少,人家说的小螺栓,大学问真的不假。标准中定义了常用螺栓的性能等级有10种,即3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9级,8.8级及以上的被称为高强度螺栓,高强度螺栓在应用中一直承受比较高的应力,应用的环境也各有不同,有些应用于沿海甚至海上,要求非常好的防腐性能,有些应用于高温压力容器,要求螺栓具有非常好的耐高温性能,合格的高端螺栓对原材料、热处理、螺纹加工、表面防腐处理、防松、摩擦系数控制都有很高的要求。下面就从这几个方面简单聊一聊怎么才能生产出合格的高端螺栓。

小小螺栓我们需要大量进口,如何才能生产出合格的高端螺栓?

螺栓

原材料要求有害气体含量控制的非常低,比如氢和氧,氢的含量要低于2ppm,氧含量要控制在20ppm,材料纯净度要求很高,非金属夹杂控制到很低的程度,这需要电渣重熔和真空脱气才能满足要求,不过这对国内企业来讲不是什么大问题,但是遇到一些特殊要求的,比如要求高防腐性能的或者耐高温的,钢材中需要添加一些微量元素来达到应用要求。添加什么元素,加多少,怎么加这是一个问题,目前我们还没完全掌握,所以耐应力腐蚀螺栓、耐高温螺栓还是大量依靠进口。

热处理之后既要保证比较高的强度和韧性,又要保证表面不增碳或脱碳,也就是表面硬度和心部硬度不能差太多,硬度太高说明材料比较脆,不能耐受冲击载荷,硬度太低,说明强度可能达不到要求,这种检查需要将螺栓刨切,沿刨切截面打硬度。为了达到不脱碳不增碳就需要在热处理过程中很好的控制碳势,这是我们比较难做到的。硬度合格后,说明热处理工艺是合格的,热处理工艺就冻结了,没有特殊原因是不能更改了,如果需要更改,还需重新做实验来验证。

螺纹加工,螺栓一般选用滚压螺纹的方式加工,因为滚压加工可以保证金属纤维组织是连续的,并且在螺纹根部,有应变强化的效应,因此滚压成型的螺纹强度更高,这还不算完,滚压还不够,并且要求在热处理后滚压螺纹,这就难了,热处理后滚压螺纹对模具要求很高,一般的模具磨损会比较快,国外的模具耐磨损性能更好,多次使用之后还能保持比较高的精度,这也是我们需要提高的。

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滚压螺纹

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切削螺纹和滚压螺纹纤维组织的差异

表面防腐处理,高强度螺栓是不能用电镀进行表面处理的,这样会引起氢脆,有一些要求不高的可以电镀之后进行去氢处理,但是要求高的螺栓会明确要求禁止进行电镀处理,一般要求高的都是用达克罗或久美特做表面处理,这两种处理都是国外的专利,你要光明正大的用是要交专利费的。

防松,我们比较熟悉的是hardlock的双楔形螺母,这个是日本的专利产品,号称永不松动的螺母,得到了各个行业的认可,我国也有大量进口。施必牢也有锁紧螺母,对不起这也是专利保护的,还有nordlock有种双叠防松垫圈,也是有专利保护。我国也有不少螺栓防松方面的专利,但是我们不能仅仅把注意力放在防松这一项上,需要在满足实用要求的前提下保证放松,最简单的例子,很多自锁螺母是不能保证扭矩系数的。

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Nordlock 双叠防松螺母

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hardlock 防松螺母


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施必牢防松螺栓副

摩擦系数控制,这个影响因素比较多,螺纹加工,表面处理,润滑等因素都会影响摩擦系数,摩擦系数直接影响螺栓的扭矩系数,也即螺栓预紧力的控制精度。这个摩擦系数的控制也是一个难点,国外能把扭矩系数控制在0.11到0.15之间。我们国家也有能生产出来,但质量的稳定性和一致性没法保证。这个又不能每一个都拿去做扭矩试验。

对于一些特殊的应用场合,普通的螺栓是不能用的,比如高温场合,因为高温蠕变会严重影响螺栓的预紧力,这时就需要选用特殊材料设计特殊的螺栓了,这是我们国家的短板,大部分依赖进口。

小小螺栓我们需要大量进口,如何才能生产出合格的高端螺栓?

压力容器用高压螺栓

不可否认我国工业技术水平正在飞速发展,目前已经有一些企业在特定领域和国外企业水平很接近了,著名的fastenal也在中国找代工做螺栓产品。

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