《紧固件机械性能》PPT课件.ppt
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1、欧美紧固件机械性能与材料欧美紧固件机械性能与材料 第三部份第三部份.1、概述、概述.2、德制紧固件机械性能标准的变迁、德制紧固件机械性能标准的变迁.3、美制紧固件机械性能标准的现状、美制紧固件机械性能标准的现状.4、机械性能标准介绍、机械性能标准介绍.(一)、概述(一)、概述(二)、美制、国际紧固件机械性能(二)、美制、国际紧固件机械性能.5、头部标记、头部标记.1、概述:、概述:A、国际上紧固件已形成二大流派的机械性能标准体系:、国际上紧固件已形成二大流派的机械性能标准体系:米制紧固件机械性能标准体系,以国际标准为主。米制紧固件机械性能标准体系,以国际标准为主。英制紧固件机械性能标准体系,以
2、美国标准为主。英制紧固件机械性能标准体系,以美国标准为主。目前国际上大多数的米制紧固件机械性能标准,都已等效目前国际上大多数的米制紧固件机械性能标准,都已等效或等同采用了国际标准和欧州共同体或等同采用了国际标准和欧州共同体ISO EN系列标准。系列标准。美国有自己的系列标准,所有的机械性能内容和等级标志、美国有自己的系列标准,所有的机械性能内容和等级标志、测试方法都与测试方法都与ISO标准不一样。分别以标准不一样。分别以ASTM、ASME、SAE和和IFI的标准颁布。各协会标准内容相对独立、自成体的标准颁布。各协会标准内容相对独立、自成体系,又相互包容。系,又相互包容。(同时要说明的是美国也在
3、贯(同时要说明的是美国也在贯ISO标准,但流行不广)标准,但流行不广)1、概述:、概述:B、英国和澳大利亚以及日本是将产品型式尺寸与机械性能标准英国和澳大利亚以及日本是将产品型式尺寸与机械性能标准捆在一起,标准前部分是产品型式尺寸,后部是机械性能技捆在一起,标准前部分是产品型式尺寸,后部是机械性能技术内容,没有独立的基础标准号。这些国家也有双轨制标准。术内容,没有独立的基础标准号。这些国家也有双轨制标准。C、德国德国DIN标准(除标准(除DIN934 I8I级六角螺母外)、法国级六角螺母外)、法国NF、意大利意大利UNI已全面等同采用国际标准。已全面等同采用国际标准。D、由于标准和基础技术标准
4、的不断更新(新旧标准同时并存)由于标准和基础技术标准的不断更新(新旧标准同时并存)的原因,而且有相当的技术条款都有较大的变化。的原因,而且有相当的技术条款都有较大的变化。E、现、现DIN、ISO最新标准是最新标准是2002年版年版:n 美国标准是美国标准是2003年版年版。n 所以在订货合同中应注明准确的引用标准编号,尤为重要所以在订货合同中应注明准确的引用标准编号,尤为重要的是一定要注明标准的年代号,以防混淆。的是一定要注明标准的年代号,以防混淆。2、德制紧固件机械性能标准的变迁:、德制紧固件机械性能标准的变迁:A、螺栓部份:、螺栓部份:70年代紧固件机械性能采用的是年代紧固件机械性能采用的
5、是DIN267-3;80年代采年代采用用ISO898/1-88年;年;90年代采用年代采用DIN ISO 898/1-92年;年;2000年采用年采用EN ISO 898/1国际和欧州共同体紧固件国际和欧州共同体紧固件 螺螺栓、螺钉机械性能栓、螺钉机械性能标准。标准。B、螺母:(分二部份)、螺母:(分二部份)第一部份:第一部份:DIN934螺母螺母70年代开始到年代开始到90后代末一直采后代末一直采用用DIN267-4德制螺母机械性能德制螺母机械性能。截止。截止2002年作废。年作废。第二部份:螺母(德制和新德制标准)从第二部份:螺母(德制和新德制标准)从90年代开始采年代开始采用用DIN I
6、SO 898/2-92年年德制螺母机械性能德制螺母机械性能;2000年采年采用用DIN EN 20898/2德制和欧州共同体紧固件德制和欧州共同体紧固件 螺母机械螺母机械性能性能标准。标准。3、美制紧固件机械性能标准的现状:、美制紧固件机械性能标准的现状:n 美国美国IFI-第七版已颁布了螺栓、螺母机械性能新标准。我国第七版已颁布了螺栓、螺母机械性能新标准。我国紧固出囗标准主要如下:紧固出囗标准主要如下:nA、螺栓、螺栓 ASTMA307-2000碳钢外螺纹标准紧固件碳钢外螺纹标准紧固件n SAE J429-1999外螺纹紧固件机械性能和材料要求外螺纹紧固件机械性能和材料要求n ASTM A1
7、93193M-2001高温下的合金钢和不锈高温下的合金钢和不锈 钢螺栓材料钢螺栓材料nB、螺母、螺母n ASTMA563-2000 碳钢和合金钢螺母碳钢和合金钢螺母 SAE J 995 内螺纹紧固件机械性能和材料要求内螺纹紧固件机械性能和材料要求n ASTM A194194M-2000a用于高温和高压条件下用于高温和高压条件下 的碳钢和合金钢螺母的碳钢和合金钢螺母 4、机械性能标准介绍、机械性能标准介绍(一)、概述(一)、概述1)、)、紧固件由于使用在不同环境条件下、要承受不同的强度紧固件由于使用在不同环境条件下、要承受不同的强度,因此国际上不同标准的机械性能等级规定了不同的性能技,因此国际上
8、不同标准的机械性能等级规定了不同的性能技术参数。术参数。A:决定螺栓机械性能是:决定螺栓机械性能是:材料、加工工艺、产品型式、热处理方式、螺纹材料、加工工艺、产品型式、热处理方式、螺纹配合精度。配合精度。B:决定螺母机械性能是:决定螺母机械性能是:材料、加工工艺、六角头部厚度、热处理方式、材料、加工工艺、六角头部厚度、热处理方式、螺纹配合精度。螺纹配合精度。4、机械性能标准介绍、机械性能标准介绍2)、机械性能指标有:强度、硬度、塑性、脱碳等。)、机械性能指标有:强度、硬度、塑性、脱碳等。2.1)、强度指标主要有:抗拉强度)、强度指标主要有:抗拉强度b、屈服点、屈服点 s、和保证应力、和保证应力
9、Sp。抗拉强度抗拉强度b 是螺栓在破坏之前,或破坏同时能承受最大的是螺栓在破坏之前,或破坏同时能承受最大的力。螺栓机械性能试验时,拉伸载荷除以螺纹有效面积所得的力。螺栓机械性能试验时,拉伸载荷除以螺纹有效面积所得的值为抗拉强度值为抗拉强度b。ISO 8.8级标记含义中级标记含义中 “8”表示抗拉强度表示抗拉强度b 830N/mm2(M16)“.8”表示屈服强度表示屈服强度/抗拉强度之比抗拉强度之比0.8%SAE 5级的抗拉强度级的抗拉强度b 是是120000 psi(英磅英磅/英吋英吋2)n 公式:公式:1200000.45359 9.8 25.4 25.4=826N/mm2标准规定标准规定8
10、.8级最小抗拉强度级最小抗拉强度b Min800 N/mm2,原标准没,原标准没 有规定最高强度有规定最高强度b Max是多少?新标准明确是多少?新标准明确 推荐最高强度是推荐最高强度是965N/mm2,大约是,大约是1.161.20倍强度倍强度b Min。由此可见强度不是。由此可见强度不是越高越好,要控制最高硬度,并保证屈服强度在越高越好,要控制最高硬度,并保证屈服强度在640772 N/mm2之间。也就是说屈强比是之间。也就是说屈强比是0.8%。抗拉强度试验有实物和机加工二项。抗拉强度试验有实物和机加工二项。2.2)、楔负载强度)、楔负载强度 螺栓在拉力试验机上用楔铁放在螺栓头下拉伸,达到
11、规定强螺栓在拉力试验机上用楔铁放在螺栓头下拉伸,达到规定强度,再加载使其断裂,但断裂不发生在头杆交接处。度,再加载使其断裂,但断裂不发生在头杆交接处。ISO 4.6、8.8级级 全螺纹规定采用全螺纹规定采用6楔铁楔铁ISO 4.6、8.8级级 全螺纹规定采用全螺纹规定采用10楔铁楔铁SAE 2级规定采用级规定采用10楔铁楔铁SAE 5级规定采用级规定采用10楔铁楔铁n 为提高头杆接合处强度,美国为提高头杆接合处强度,美国C10螺栓规定了头下园弧不螺栓规定了头下园弧不是单一园弧,而是过渡曲线,以减少应力集中。尤其高强度螺是单一园弧,而是过渡曲线,以减少应力集中。尤其高强度螺栓在标准允许下可能加大
12、园弧。对大扁头螺栓、马车螺栓、头栓在标准允许下可能加大园弧。对大扁头螺栓、马车螺栓、头部变形比大更要注意。部变形比大更要注意。n2.3)、伸长率)、伸长率n伸长率是材料在破坏之前的变形能力。是一个塑性指标。伸长率是材料在破坏之前的变形能力。是一个塑性指标。伸伸长率标准试样,公制紧固件标准试样取长率标准试样,公制紧固件标准试样取5do,即,即5,美制机加,美制机加工标准试样为工标准试样为2即即4倍直径。不能互换。倍直径。不能互换。n 伸长率计算公式:伸长率计算公式:%=(L1-Lo)/Lo 100%nSAE 2级级 伸长率伸长率18%nSAE 5级级 伸长率伸长率14%nISO 8.8级级 伸长
13、率伸长率12%。n ISO 4.6级级 伸长率伸长率22%,在满足强度,在满足强度400 N/mm2 时,还要求塑性好。时,还要求塑性好。2.4)、硬度)、硬度硬度是材料抵抗磨损和压入的能力的量度。因为硬度测试硬度是材料抵抗磨损和压入的能力的量度。因为硬度测试方便、快速。方便、快速。一般采用洛氏一般采用洛氏HRC、HRB、HB硬度测试,仲裁检验用维硬度测试,仲裁检验用维氏氏HV硬度测试。硬度与抗拉强度有一定相应关系。硬度测试。硬度与抗拉强度有一定相应关系。ISO 8.8级级 M16硬度硬度 HB238304 HRC2232 M16硬度硬度HB238318HRC2334 *硬度较原末有变化。硬度
14、较原末有变化。SAE 5级级 1”硬度硬度 C25C34;HRC1930 *与与ISO标准要求不一样。标准要求不一样。*标准推荐最低硬度表示最低强度大小,最高硬度表示塑性标准推荐最低硬度表示最低强度大小,最高硬度表示塑性(韧性)状态。(韧性)状态。*标准规定硬度检验的仲载试验是采用维氏标准规定硬度检验的仲载试验是采用维氏HV硬度试验。而硬度试验。而拉力试验是唯一决定性的。拉力试验是唯一决定性的。.2.5)、保证载荷)、保证载荷 Sp保证载荷是螺母螺纹必须承受一定的轴向载荷,而不发生螺纹脱扣或螺母壁裂保证载荷是螺母螺纹必须承受一定的轴向载荷,而不发生螺纹脱扣或螺母壁裂开的迹象。螺母保证应力试验时
15、,将螺母拧入试棒,加载保证载荷,并保持开的迹象。螺母保证应力试验时,将螺母拧入试棒,加载保证载荷,并保持15秒,秒,而不能发生螺纹变形和损坏。而不能发生螺纹变形和损坏。ISO 标准所规定的螺母保证载荷不是一个恒定,随规格而变化。如:标准所规定的螺母保证载荷不是一个恒定,随规格而变化。如:ISO 8级级M4M7 Sp=855N/mm2ISO 8级级M7M10 Sp=887N/mm2ISO 8级级M10M16 Sp=880N/mm2ISO 8级级M16M39 Sp=920N/mm2 A563 A级级 Sp=620N/mm2ASTM-A1942H级级 Sp=1205 N/mm2*新标准规定了螺母不同
16、的保证载荷新标准规定了螺母不同的保证载荷Sp的目的,是在最不利的情况下,其失效的目的,是在最不利的情况下,其失效也是螺母的强度高出螺栓也是螺母的强度高出螺栓10%,不是螺母失效,一旦断裂是先螺栓断。,不是螺母失效,一旦断裂是先螺栓断。n1、为什么德制、为什么德制DIN934六角螺母标六角螺母标181级?大家习惯叫假级?大家习惯叫假8级呢?级呢?n DIN934 M16螺母采用螺母采用DIN267-4 德制螺母机械性能德制螺母机械性能n DIN267-4 I8I级保证应力级保证应力800 N/mm2,是恒定值。是恒定值。ISO898.288年版年版 8级级 保证应力保证应力840 N/mm2IS
17、O898.294年版年版 8级级 保证应力保证应力880 N/mm2ISO的保证载荷是随规格而变化,二者相比保证应力是不一的保证载荷是随规格而变化,二者相比保证应力是不一样的。样的。n为了将德制为了将德制DIN934螺母的螺母的II保证载荷保证载荷Sp与与ISO 898的保证的保证载荷载荷Sp有所区别,特意在有所区别,特意在DIN934的强度上加的强度上加“II”有所区有所区分。并不是假分。并不是假8级。级。螺母强度的几个问题?2、决定螺母强度有那几个因素?n螺母的保证载荷强度主要决定于外形尺寸、螺纹啮合长度、材料及热处螺母的保证载荷强度主要决定于外形尺寸、螺纹啮合长度、材料及热处理。除螺母的
18、材料和热处理之外,螺母的高度和壁的厚度尺寸直接关系到它理。除螺母的材料和热处理之外,螺母的高度和壁的厚度尺寸直接关系到它的保证载荷强度。螺母的高度确定了螺纹啮合长度,螺母的壁厚大就增加了的保证载荷强度。螺母的高度确定了螺纹啮合长度,螺母的壁厚大就增加了对外膨胀的抗力对外膨胀的抗力当螺母轴向受力时,螺母整体向外扩胀的抵抗力就大。当螺母轴向受力时,螺母整体向外扩胀的抵抗力就大。n因此,螺母强度等级体系中不仅要规定材料和热处理,而且还必须规定因此,螺母强度等级体系中不仅要规定材料和热处理,而且还必须规定螺母等级所匹配的螺母型式,是标准六角螺母,还是重型六角螺母?美制标螺母等级所匹配的螺母型式,是标准
19、六角螺母,还是重型六角螺母?美制标准六角螺母相对国际标准与德国准六角螺母相对国际标准与德国1型六角螺母厚度要略厚些,其螺纹啮合长型六角螺母厚度要略厚些,其螺纹啮合长度就大,保证载荷强度相对容易达到。这就是美制冷镦标准六角螺母不经热度就大,保证载荷强度相对容易达到。这就是美制冷镦标准六角螺母不经热处理就有足够的强度可达到处理就有足够的强度可达到5级(级(826.80 Nmm2)保证载荷的原因,反之)保证载荷的原因,反之德国德国1型六角螺母则较困难。在相同的材料和热处理条件下,重型六角螺母型六角螺母则较困难。在相同的材料和热处理条件下,重型六角螺母比标准六角螺母承载强度要高。比标准六角螺母承载强度
20、要高。ISO 898-2规定规定1型和型和2型螺母型螺母 M16生产工艺采用冷加工可不热处理。生产工艺采用冷加工可不热处理。但但M16 必须热处理。必须热处理。(二)、美制、国际紧固件机械性能标准介绍(二)、美制、国际紧固件机械性能标准介绍1、美制外螺纹紧固件机械性能等级一般按强度和使用条件分为四、美制外螺纹紧固件机械性能等级一般按强度和使用条件分为四 类:类:低强度、中等强度、高强度和特殊强度(适用于耐腐蚀、耐高温、耐低温环境等)低强度、中等强度、高强度和特殊强度(适用于耐腐蚀、耐高温、耐低温环境等)a、低强度紧固件规定的最小抗拉强度为、低强度紧固件规定的最小抗拉强度为413 Nmm;采用低
21、碳钢生产,不热处理。;采用低碳钢生产,不热处理。b、中等强度紧固件最小抗拉强度为、中等强度紧固件最小抗拉强度为826 Nmm;采用中碳钢生产,要热处理。;采用中碳钢生产,要热处理。c、高强度紧固件最小抗拉强度为高强度紧固件最小抗拉强度为1033 Nmm2,甚至更高。采用低、中合金钢生,甚至更高。采用低、中合金钢生 产,要热处理。产,要热处理。美制碳钢紧固件有美制碳钢紧固件有100多种不同的强度等级,每一个强度等级都有它对应的机械性能指多种不同的强度等级,每一个强度等级都有它对应的机械性能指标、适用范围和自已的标志。标、适用范围和自已的标志。现出囗主要标准有:现出囗主要标准有:ASTMA307-
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