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1、 专业知识篇 第 5 页 共 36 页 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,中碳钢和高碳钢以及合金钢。1、低碳钢 C%0.25%国内通常称为 A3 钢。国外基本称为 1008,1015,1018,1022 等。主要用于 4.8 级螺栓及 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。)2、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、SCM435,10B38。芳生螺丝主要使用 SCM435 铬鉬合金钢,主要成分有 C、
2、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 类可选用的材质1 4.8 级六角螺栓 1008K 1010 1015K 2 6.8 级六角螺栓
3、 1032 1035 1040 CH38F 1039 3 8.8 级六角螺栓 1035ACR(M10 以下)1040ACR(M12 以上)CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 10B38 4 8.8 级内六角螺栓 CH38F 1039 10B21(M10-M12)10B33(M14)10B38(M12-M24)10B21 5 10.9 级六角螺栓 1045ACR 10B38 6 8级螺帽 1008K 1010 7 8 级螺帽 1015(M16)CH38F(M16)8 10 级螺帽 CH38F 1039 10B21 10B33 9 12 级螺帽 1039 10B21 10
4、B33 10B38 10 马车螺丝 1008 1010 1015 11 六角缘凸螺栓 CH38F 1039 10B21 10B33 10B38 12 六角木螺丝 1008K 1010 13 自攻钉、墙板钉 钻尾钉、夹板钉 1018 1022 CH22A 专业知识篇 第 6 页 共 36 页 14 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及焊接性能。2、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,
5、但是太多的锰对延展性和可焊性不利。并会影响电镀时镀层的控制。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
6、列的奥氏体不锈钢,其化学成分如下:名称 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu 304M 0.06 1.0 2.0 0.045 0.038.91-10.018.0-20.0 0 0 316 0.03-0.06 1.0 2.0 0.045 0.0310.0-14.016.0-18.0 2.0-3.00 304HC 0.08 1.0 2.0 0.045 0.038.0-10.5 17.0-19.0 0 1.0-3.0(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
7、、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 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。专业知识篇 第 7 页 共 36 页 2、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 min 700N/mm,Ys 屈服强度 min 450N/mm)(四)结论 1、304M、304HC、316 三种材质是目
8、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 316304HC16 16 全部 全部全部16-3916 全部 39 公称高度大于或等于 0.5D 而小于 0.8D 螺帽:用于O及一个数字标记,其中数字表示用 专业知识篇 第 23 页 共 36 页 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
9、、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。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 1/2i
10、n(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,规格符合下表相应的机械性能要求:安全负荷应力 PSI 等级 标记 公称尺寸直径(英寸)UNC 8UNUNF 12UN和更细牙 洛氏硬度 等级识别标记 2(1)1/4-1 1/2 90,000 90,000 MAXHRC32 1/4-1(含)120,000109,000 MAXHRC32 5 1-1 1/2 105,00094,000 MAXHRC32 1/4-5/8(含)HRC24-32 5/8-1(含)HR
11、C26-34 8 1-1 1/2 150,000150,000 HRC26-36 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。专业知识篇 第 24 页 共 36 页 (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
12、 A563 规定方法执行机械性能测试符合下合相应要求。UNC、8UN UNF 12UN 与更细牙 安全负荷应力(KSI)洛 氏 安全负荷应力(KSI)洛 氏 等 级 螺帽 等级 公称尺寸(英寸)非镀锌 镀锌 硬 度 非镀锌 镀锌 硬 度 标识 O 69 52 B55-C32 A 方头 90 68 B55-C32 O 69 52 B55-C32 65 49 B55-C32 A 90 68 B68-C32 80 60 B68-C32 B 120 90 B69-C32 109 82 B69-C32 B 105 79 B69-C32 94 70 B69-C32 D 135 135 B84-C38 13
13、5 135 B84-C38 DH 150 150 C24-C38 150 150 C24-C38 DH3 六角头 150 150 C24-C38 同下 A 100 75 B68-C32 90 68 B68-C32 B 133 100 B69-C32 120 90 B69-C32 B 116 87 B69-C32 105 79 B69-C32 无 C 144 144 B78-C38 C3 144 144 B78-C38 D 150 150 B84-C38 150 150 B84C-38 D DH 175 150 C24-C38 175 150 C24-C38 DH DH3 重型六角头 175 1
14、50 C24-C38 DH3 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
15、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、镀层及其他表面杂物。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及验收检查方法。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。专业知识篇 第 25 页 共 36 页 一、裂痕:(一)、淬火裂痕:1、外观特征:裂痕是由晶粒横切或沿晶界,
16、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)及位置之裂痕。(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及边缘角处产生。杂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允许的。(三)、锁紧裂痕:
17、1、外观特征:扭力螺帽之锁紧端於成型加工中受压而产生,裂痕常显现在锁紧端附近部位,也可能在内缘处或外侧处典型的锁紧端裂痕。2、允许极限:扭力螺帽外部表面上之锁紧裂痕,在螺帽能通过扭力测试的情况下。是充许的,假如螺帽能通过扭力测试的话。二、爆裂及剪爆裂 1、外观特征:爆裂是在金属内爆开成一条裂痕,在锻造成型过程中,爆裂产生在螺帽之边侧面或边角处或在凸缘螺帽之凸缘周缘上。剪爆裂是在金属内爆开成一条和主轴成 45 角的裂痕,经常发生在凸缘螺帽的周缘上,典型的爆裂、剪爆裂型态。2、允许极限:(1)六角螺帽而言:若爆裂、剪爆裂并无由面延伸至上部圆冠斜面处或延伸至底面承面,且爆裂/剪爆裂产生在相邻的头部/
18、底部之交接处,宽度不超过 0.010 加上 0.02S,且量测其对角尺寸仍在公差下限内,则爆裂/爆裂是允许的。(2)对凸缘螺帽而言:在凸缘周围若二条以下之爆裂/剪爆裂,其宽度都不超过 0.04DC,且一条爆裂/剪爆裂,其宽度不超过 0.08DC,则爆裂剪爆裂是允许的。三、缝 1、外观特征:缝经常原先就存在原材上,加工时会沿着螺帽轴向方向以直线或平滑线断 续地显现着,锻造加工后可能性因缝而产生爆裂情形。典型的缝型态。2、允许极限:(1)、若缝产生在表面,且宽度不超过 0.02D,则缝是允许的。(2)、对称呼径从 1/4-1 1/2(含)的六角螺帽而言,产生上述缝时,应测试其保证荷重,如在标准范围
19、内,则缝是允许的。四、褶痕 1、外观特征:由于锻造加工中所产生的材料重褶现象称为褶痕,褶痕常产生在螺帽头顶 专业知识篇 第 26 页 共 36 页 或底面或在直径变化处或附近产生,典型的褶痕型态。2、允许极限:褶痕产生在凸缘与凸缘螺帽交界上,且延伸至主承面上,则褶痕是不允许 的,其它褶痕均是允许的。五、空隙 1、外观特征:原材料内部之空洞,或锻造加工后产生于物件表面孔隙称为空隙。空隙因原材锈斑或切屑毛头或模具标记挤压后未完全填充而形成,典型的空隙型态。2、允许极限:(1)、产生于螺帽表面的空隙深度不超过 0.010in 或 0.02D,且所有空隙总面积不超过承 面面积(最小)的 10%,则空隙
20、是允许的。(2)、决定承面上空隙面积的方式,必须由买卖双方协议。六、工具擦伤 1、外观特征:在治模具移动间,于螺帽表面产生如纵向或同心圆槽般之浅沟称之为工具擦 伤。典型的工具擦伤型态。2、允许极限:(1)、承面上表面粗糙度 Ra 若不超过 3.2UM,则工具擦伤是允许的。(2)、在其它部位所产生之工具擦伤是允许的。七、刻痕和击痕 1、外观特征:刻痕和击痕是因在制造过程、作业过程或运送过程中,由于物件和物件间以及物件和制造设备间发生强力磨擦或碰撞因而在螺帽表面上产生凹痕。2、允许极限:在不损及产品功能下,刻痕、击痕、齿痕及刮伤是允许的。八、螺纹处重叠:1、外观特征:由于辗牙加工不当,产生金属材料
21、重褶现象。这种牙纹部分重叠是不允许的。第五部分 工艺流程 第一章 退火 一、目的:把线材加热到适当的温度,保持一定时间,再慢慢冷却,以调整结晶组织,降低硬 度,改良线材常温加工性。二、作业流程:(一)、入料:将需要处理的产品吊放炉内,注意炉盖应盖紧。一般一炉可同时处理 7 卷(约 1.2 吨/卷)。(二)、升温:将炉内温度缓慢(约 3-4 小时)升至规定温度。(三)、保温:材质 1018、1022 线材在 680-715下保持 4-6h,材质为 10B21,1039,CH38F 专业知识篇 第 27 页 共 36 页 线材在 740-760下保持 5.5-7.5 h。(四)、降温:将炉内温度缓
22、慢(约 3-4 小时)降至 550以下,然后随炉冷却至常温。三、品质控制:1、硬度:材质为 1018、1022 线材退火后硬度为 HV120-170,材质为中碳线材退火后硬度为HV120-180。2、外观:表面不得有氧化膜及脱碳现象。第二章 酸洗 一、目的:除去线材表面的氧化膜,并且在金属表面形成一层磷酸盐薄膜,以减少线材抽线 以及冷墩或成形等加工过程中,对工模具的擦伤。二、作业流程:(一)、酸洗:将整个盘元分别浸入常温、浓度为 20-25%的三个盐酸槽数分钟,其目的是除 去线材表面的氧化膜。(二)、清水:清除线材表面的盐酸腐蚀产物。(三)、草酸:增加金属的活性,以使下一工序生成的皮膜更为致密
23、。(四)、皮膜处理:将盘元浸入磷酸盐,钢铁表面与化成处理液接触,钢铁溶解生成不溶性 的化合物(如 Zn2Fe(Po4)24H2o),附着在钢铁表面形成皮膜。(五)、清水:清除皮膜表面残余物。(六)、润滑剂:由于磷酸盐皮膜的摩擦系数并不是很低,不能赋予加工时充分的润滑性,但与金属皂(如钠皂)反应形成坚硬的金属皂层,可以增加其润滑性能。第三章 抽线 一、目的:将盘元冷拉至所需线径。实用上针对部分产品又可分粗抽(剥壳)和精抽两个阶段。二、作业流程 (一)、小抽线:由于我司使用的盘元最小规格为 5.5mm,而大部分小螺丝(英制 14#(含)以下,公制 M5 以下)所需线径都较小,且小螺丝成型时变形较大
24、。为了减小由于冷拉所产生的加工应力,确保线材的可加工性,将线材的冷拉分两个阶段,首先利用连续式伸线机将盘元粗抽至一定线径(以确保精抽减面率小于 15%为原则,详见所附表),之后退火(详见第一章),以消除粗抽产生的加工应力。盘元线径 mm 5.5 专业知识篇 第 28 页 共 36 页 粗抽线径 mm0-0.05 2.80 2.95 3.58 4.06 4.60 (二)、大抽线:盘元经酸洗之后,通过抽线机冷拉至所需线径。适用于大螺丝、螺帽、牙 条所用线材。三、盘元选用:(一)、六角螺栓、六角木螺丝、马车螺丝 产品规格 M4M5 M6 M8M10M12M14M16M18M20 M22 M24 M2
25、7M30盘元径 5.55.5(6.5)60 80100120 140 160180 200 220 240 280300 产品规格 (1/4)5/16 3/8 7/16 1/2 9/16 5/8 3/4 7/8 1 盘元径(六角 螺栓、六角木螺丝 65 80100120 130 150160 200 230 260 盘元径(马车螺丝)60 60100110 120/150 180 220 (二)、螺帽 产品规格 M3M4 M5 M6M8M10M12M14M16M18 M20 M22M24盘元径 6.06.5 8.0 10.013.017.0(16)19.0(18)22.0(20)24.026.
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