专业技术知识培训教材.doc
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1、.1/36第一部分基 础 知 识第一章度量当今世界上长度计量单位主要有两种,一种为公制,计量单位为米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等,在欧州、我国与日本等东南亚地区使用较多,另一种为英制,计量单位主要为英寸(inch),相当于我国旧制的市寸,在美国、英国等欧美国家使用较多。1、公制计量:(10 进制)1m=100 cm=1000 mm1 cm012345678910 mm2、英制计量:(8 进制)1 英寸=8 英分1 英寸=25.4 mm3/825.4=9.521/163/165/167/169/1611/1613/1615/1601/81/43/81/25/83/47/81 inch3、
2、1/4以下的产品用番号来表示其称呼径,如:4#,5#,6#,7#,8#,10#,12#第二章螺纹一、螺纹是一种在固体外表面或表面的截面上,有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类:(一)、普通螺纹:牙形为三角形,用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种,细牙螺纹的连接强度较高。(二)、传动螺纹:牙形有梯形、矩形、锯形与三角形等。(三)、密封螺纹:用于密封连接,主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。二、螺纹配合等级:螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小,配合的等级是作用在外螺纹上偏差和公差的规定组合。(一)、对统一英制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:1A、2A 和 3A 级
3、,螺纹有三种等级:1B、2B 和 3B 级,全部都是间隙配合。等级数字越高,配合越紧。在英制螺纹中,偏差仅规定 1A 和 2A 级,3A 级的偏差为零,而且 1A 和 2A 级的等级偏差是相等的。等级数目越大公差越小,如图所示:.2/361B2B3B螺纹基本中径3A外螺纹2A1A1、1A 和 1B 级,非常松的公差等级,其适用于外螺纹的允差配合。2、2A 和 2B 级,是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。3、3A 和 3B 级,旋合形成最紧的配合,适用于公差紧的紧固件,用于安全性的关键设计。4、对外螺纹来说,1A 和 2A 级有一个配合公差,3A 级没有。1A 级公差比 2A 级公差
4、大 50%,比 3A 级大 75%,对螺纹来说,2B 级公差比 2A 公差大 30%。1B 级比 2B 级大 50%,比3B 级大 75%。(二)、公制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h 和 6g,螺纹有三种螺纹等级:5H、6H、7H。(日标螺纹精度等级分为 I、II、III 三级,通常状况下为 II 级)在公制螺纹中,H 和 h的基本偏差为零。G 的基本偏差为正值,e、f 和 g 的基本偏差为负值。如图所示:公差GH螺纹偏差基本中径外螺纹fghe1、H 是螺纹常用的公差带位置,一般不用作表面镀层,或用极薄的磷化层。G 位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。2、g 常用来镀
5、6-9um 的薄镀层,如产品图纸要 6h 的螺栓,其镀前螺纹采用 6g 的公差带。3、螺纹配合最好组合成 H/g、H/h 或 G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹,标准推荐采用 6H/6g 的配合。(三)、螺纹标记M1015g 6gM1016H顶径公差代号中径和顶径公差代号(一样)中径公差代号.3/36三、机械螺纹的主要几何参数:(一)、大径/牙外径(D、d):为外螺纹牙顶或螺纹牙底重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。(二)、中径(D2、d2):D2=d2=D(d)2x3H/8,式中 H 为原始三角形高:H=(3/2)P=0.866025P(60O牙山角);H=0.960
6、491P(55O牙山角)(三)、小径/牙底径(D1、d1):为外螺纹牙顶或螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。(四)、螺距(P):为相邻牙在中径线上对应两点的轴向距离或相邻牙山或两相邻牙谷间的距离。在英制中以每一英寸(25.4 mm)的牙数来表明牙距(如下表)。规格牙距规格称呼径牙数粗牙细牙极细牙粗牙细牙韦氏牙M30.50.354#2.94048M40.70.56#3.53240M50.80.58#4.23236M61.00.7510#4.82432M71.00.7512#5.52428M81.251.00.751/46.35202820M101.51.251.05/167.94182418M12
7、1.751.51.253/89.53162416M142.01.51.07/1611.11142014M162.01.51.01/212.7132012M182.52.01.59/1614.29121812M202.52.01.55/815.86111811M222.52.01.53/419.05101610M243.02.01.57/822.239149M273.02.01.5125.408128M303.53.02.0(五)、牙型半角(/2):牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角,普通螺纹牙型半角为 60O/2,韦氏牙(BSW)螺纹牙型半角为 55O/2。一般木螺丝牙山角度为 60O,尾尖角度 6
8、0O。(六)、螺纹旋合长度:为两相配合螺纹,沿螺纹轴方向相互旋合部分的长度。四、自攻、自钻螺纹的主要几何参数:(一)、大径/牙外径(d1),为螺纹牙顶重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。(二)、小径/牙底径(d2):为螺纹牙底重合的假想圆柱直径。(三)、牙距(p):为相邻牙在中经线上对应两点的轴向距离。在英制中以每一英寸(25.4mm)的牙数来表明牙距。下表列举常用规格的牙距(公制)牙数(英制)1、公制自攻牙:.4/36规格S T1.5S T1.9S T2.2S T2.6S T2.9S T3.3S T3.5S T3.9S T4.2S T4.8S T5.5S T6.3S T8
9、.0S T9.5牙距0.50.60.80.91.11.31.31.31.41.61.81.82.12.12、英制自攻牙:规 格4#5#6#7#8#10#12#14#牙数AB 牙2420201918161414A 牙24201816151211103、日标墙板钉:规 格6#7#8#10#粗牙牙数9998牙距2.822.822.823.18细牙牙数18161512牙距1.411.591.692.114、机械螺丝(机械牙):规格公制(牙距)英制(牙数)M2.5M3M3.5M4M5M6M84#5#6#8#10#12#1/4粗牙0.450.50.60.70.81.01.240403232242420细牙
10、0.350.350.350.50.50.751.0484440363228285、钻尾螺丝:钻尾螺丝有 CSD(机械牙),BSD(自攻 AB 牙)两种。其牙距或牙数可分别参考机械螺丝(CSD 牙)和自攻螺丝(BSD 牙)。(四)、牙山角度和尾尖角度:牙山角为牙侧与牙侧间的夹角、尾尖角为螺纹未端尖角。1、自 攻 牙:牙山角度为 60O,尾尖角度为 45O5O。2、墙 板 钉:牙山角度为 60O,(也可依客户要求生产,如 45O5O)尾尖角度为 25O3O。3、夹 板 钉:(Chip board screws)牙山角度为 40O3O,尾尖角度为 25O3O或 34O3O(客户特殊要求)。4、钻尾螺
11、丝:牙山角度为 60O5O,尾部针对不同规格的产品选用不同型号的夹尾针,夹尾的主要几何参数为夹尾径和伸出量。第 三 章材料一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。(一)碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢,中碳钢和高碳钢以与合金钢。1、低碳钢 C%0.25%国通常称为 A3 钢。国外基本称为 1008,1015,1018,1022 等。主要用于 4.8 级螺栓与 4 级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。(注:钻尾钉主要用 1022 材料。).5/362、中碳钢 0.25%0.45%。目前市场上基本没使用4、合金钢:在普碳钢中加入合金元素,增加钢材的一些特殊性能:如 35、40 铬钼
12、、SCM435,10B38。芳生螺丝主要使用 SCM435 铬鉬合金钢,主要成分有 C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。(二)不锈钢。性能等级:45,50,60,70,80主要分奥氏体(18%Cr、8%Ni)耐热性好,耐腐蚀性好,可焊性好。A1,A2,A4马氏体、13%Cr 耐腐蚀性较差,强度高,耐磨性好。C1,C2,C4 铁素体不锈钢。18%Cr镦锻性较好,耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口材料主要是日本产品。按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。(三)铜。常用材料为黄铜锌铜合金。市场上主要用 H62、H65、H68 铜做标准件。二、碳钢产品所使用的盘元:序号种 类可选用的材
13、质14.8 级六角螺栓1008K 1010 1015K26.8 级六角螺栓1032 1035 1040 CH38F 103938.8 级六角螺栓1035ACR(M10 以下)1040ACR(M12 以上)CH38F1045ACR 1039 10B21 10B33 10B3848.8 级六角螺栓CH38F 1039 10B21(M10-M12)10B33(M14)10B38(M12-M24)10B21510.9 级六角螺栓1045ACR10B3868级螺帽1008K 101078 级螺帽1015(M16)CH38F(M16)810 级螺帽CH38F 1039 10B21 10B33912 级螺帽
14、1039 10B21 10B33 10B3810马车螺丝1008 1010 101511六角缘凸螺栓CH38F 1039 10B21 10B33 10B3812六角木螺丝1008K101013自攻钉、墙板钉钻尾钉、夹板钉10181022CH22A14机螺钉 家俱螺丝1008 1010三、材料中各类元素对钢的性质的影响:1、碳(C):提高钢件强度,尤其是其热处理性能,但随着含碳量的增加,塑性和韧性下降,并会影响到钢件的冷镦性能与焊接性能。.6/362、锰(Mn):提高钢件强度,并在一定程度上提高可淬性。即在淬火时增加了淬硬渗入的强度,锰还能改进表面质量,但是太多的锰对延展性和可焊性不利。并会影响
15、电镀时镀层的控制。3、镍(Ni):提高钢件强度,改善低温下的韧性,提高耐大气腐蚀能力,并可保证稳定的热处理效果,减小氢脆的作用。4、铬(Cr):能提高可淬性,改善耐磨性,提高耐腐蚀能力,并有利于高温下保持强度。5、钼(Mo):能帮助控制可淬性,降低钢对回火脆性的敏感性,对提高高温下的抗拉强度有很大影响。6、硼(B):能提高可淬性,并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应。7、矾(V):细化奥氏体晶粒,改善韧性。8、硅(Si):保证钢件的强度,适当的含量可以改善钢件塑性和韧性。四、关于不锈钢材质之特性简介(304、316)(一)该三种材质均为 300 系列的奥氏体不锈钢,其化学成分如下:名称CS
16、iMnPSNiCrMoCu304M0.061.02.00.0450.038.91-10.018.0-20.0003160.03-0.061.02.00.0450.0310.0-14.016.0-18.02.0-3.00304HC0.081.02.00.0450.038.0-10.517.0-19.001.0-3.0(二)主要化学成分与不锈钢性能之关系。1、碳 C可增加硬度和强度,含量过高会降低其延展性和耐蚀性2、铬 Cr可增加耐蚀性、抗氧化性,使品粒细化,增加强度,硬度和耐磨性3、镍 Ni可增加高温强度、耐蚀性,降低冷加工硬化之速率4、钼 Mo 增加强度,对氧化物和海水的耐蚀性优良5、铜 Cu
17、 利于冷加工成型,降低磁性(三)材质之其它性能1、以上材质正常状态无磁性。304M 冷加工后略有磁性(1.6u-2.0u 左右);304HC 磁性为(1.01u-1.6u 左右);316 材质冷加工后磁性小于 1.01u。.7/362、各材质均有良好的延展性,易冷加工成型,抗拉强度、屈服强度、均可达到要求。(Ts 抗拉强度 min700N/mm,Ys 屈服强度min 450N/mm)(四)结论1、304M、304HC、316 三种材质是目前 300 系列奥氏体不锈钢使用最广的材质之一。各材质明显差异为:冷加工后材质磁性为 316304HC1616全部全部全部16-3916全部39公称高度大于或
18、等于 0.5D 而小于 0.8D 螺帽:用于O与一个数字标记,其中数字表示用淬火硬芯棒测出的保证应力的 1/100,而“O”表示这种螺帽组合件的实际承载能力比数字表示的承载能力低如“04、05 级。(2)、等级:公制螺帽机械性能等级可分为:04、05、4、5、6、8、9、10、12 级。2、机械性能要求:依 GB3098.2 规定方法执行机械性能测试,符合下表相应要求:详见:螺栓、螺钉、螺柱:紧固件基础GB|T3098.22000,第 6181 页表 1 至表16。母:紧固件基础GB|T 3098.2-2000 第 83 页至 98 页表 1 至表 7。3、通常在螺栓和螺帽配合使用件,可能发生
19、以下几种失效形式:A、螺杆断裂。B、螺杆的螺纹脱扣。C、螺帽的螺纹脱扣。D、螺帽和螺杆的螺纹都脱扣。由于螺杆断裂是突然发生的。.23/36比较容易发现,脱扣是逐渐发生的,很难发现,所以对螺纹连接的设计,总希望失效形成是螺杆断裂。(一)、SAE J995(钢螺帽 STEEL NUTS):此标准涵盖了适合使用於汽车和相关工程用途之三个等级螺帽的机械性质和材质要求,其尺寸大小从 1/4 至 1 1/2in(含)。1、标记:2 级螺帽不需要任何等级标识。除非顾客有规定。5 级、和 8 级六角螺帽,规格 1/4 至 1 1/2英寸必须有等级识别标记。2、机械性能要求:螺帽应按产品的类型等级,规格符合下表
20、相应的机械性能要求:等级标记公称尺寸直径(英寸)安全负荷应力 PSI洛氏硬度等级识别标记UNC8UNUNF 12UN和更细牙2(1)1/4-1 1/290,00090,000MAXHRC3251/4-1(含)120,000109,000MAXHRC321-1 1/2105,00094,000MAXHRC3281/4-5/8(含)150,000150,000HRC24-325/8-1(含)HRC26-341-1 1/2HRC26-36注:(1)、2 级通常仅适用于四方螺帽(SQUARE NUTS),而四方螺帽通常也仅用于 2 级。(二)、ASTM A563(碳钢、合金钢螺帽)此标准适用于一般结构
21、用与机械用螺栓、螺柱和其它外螺纹组件使用的八种等级碳钢与合金钢螺帽1、标记:(1)、标记方法:符合 O、A、B 级螺帽不需标记,除非订单特别要求。其余等级螺帽标记详见下表。(2)、等级:螺帽机械性质级可含为:O 级、A 级、B 级、C 级、C3级、D 级DH级、DH3级。2、机械性能等级:产品依 ASTM A563 规定方法执行机械性能测试符合下合相应要求。螺帽等级公称尺寸(英寸)UNC、8UNUNF 12UN 与更细牙等 级安全负荷应力(KSI)洛 氏安全负荷应力(KSI)洛 氏非镀锌镀锌硬 度非镀锌镀锌硬 度标识O方头6952B55-C32A9068B55-C32O六角头6952B55-C
22、326549B55-C32A9068B68-C328060B68-C32.24/36B12090B69-C3210982B69-C32B10579B69-C329470B69-C32D135135B84-C38135135B84-C38DH150150C24-C38150150C24-C38DH3150150C24-C38A重型六角头10075B68-C329068B68-C32无B133100B69-C3212090B69-C32B11687B69-C3210579B69-C32C144144B78-C38C3144144B78-C38D150150B84-C38150150B84C-38D
23、DH175150C24-C38175150C24-C38DHDH3175150C24-C38DH3三、机械性质测试方法:(一)、安全负荷:螺帽必须组合于测试螺栓或经硬化之螺纹轴杆上,螺帽所规定之安全负荷必须以轴向施於螺帽。(轴杆之硬度至少达洛氏硬度 C45,且螺纹必须为 3A 级公差,此外,其外径必须为最小外径加 0.002in 之公差)。1、ISO898.1(GB3098.1)规定:试验时夹头的移动速度不应超过 3mm/min,并持续 15秒钟。ASTM F606M 中规定:测试时夹头移动速率不应超过 1.0in/min(25mm/min),负荷持续时间为 10 秒。2、试验时螺帽须能承受负
24、荷而不应脱扣或断裂。当去除载荷后,应可用手或借助扳手松开螺帽,但不得超过半扣。(二)、心部硬度:硬度测试应自螺帽高度一半位置横部,测量点应位于承受面上牙外径和一角的中点,也可在对边的中心点距任一角三分之一的距离点,取 1800两对角最少两个硬度测试值的平均值作为该螺帽的硬度值。表面清理应去除任何氧化物,脱碳层、镀层与其他表面杂物。第四章表面缺陷在本节中主要叙述螺帽表面缺陷种类、名称、外观特征允许的最低极限以与验收检查方法。我们以 D 代表螺帽的公称尺寸,DC代表凸缘直径(最大)S 代表公称(最大)对边宽度,D、DC和 S 的单位为 inch。一、裂痕:(一)、淬火裂痕:1、外观特征:裂痕是由晶
25、粒横切或沿晶界,且会沿着外来杂质处产生明显裂开纹痕,裂痕一般是因热处理或锻造或其它成型加工中过应力产生的。物件被施以重新,热处理裂痕经常因有锈斑而变色。2、允许极限:不充许任何程度(深度、长度)与位置之裂痕。(二)、锻造裂痕和杂质裂痕1、外观特征:由于锻造或切断毛胚操作中,锻造裂痕在螺帽头顶面以与边缘角处产生。杂.25/36质裂痕是固件金属杂质或异物原先就存在材料中而产生。典型的锻造裂痕杂质裂痕型态。2、允许极限:若不超过二条自孔至边缘的裂痕,无一条裂痕自孔至第一牙,且裂痕深度不超过牙高的 0.5 倍,裂痕宽度不超过 0.02D 或 0.012IN,则在螺帽的顶面和底面上的锻造裂痕和杂质裂痕是
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