緊固件設計的案例
2023天津緊固件展|2023天津工博會-緊固件展
【展會介紹】
由全球會展綜合服務商振威展覽股份主辦的第19屆天津工博會—緊固件展（IFEX），于2023年3月9-12日在天津梅江會展中心舉辦。天津工博會—緊固件展主要展示緊固件用設備、模具及耗品、標準緊固件、行業(yè)專用緊固件、沖壓件和車床件、緊固件材料等領域，服務汽車裝備、航空航天、軌道交通、模具制造等行業(yè)，集品牌展示、技術交流、貿易合作、宣傳推廣、國際研討于一體，助力展商達成交易。
【行業(yè)知識】’航空緊固件＆航天緊固件的基本知識
從生活到生產，都離不開被稱為“工業(yè)之米”的緊固件。
比如小小的一顆螺絲釘，無論是近在掌上的智能手機還是遠到探索太空的航天器，工業(yè)社會處處都有它的身影。
當一顆螺絲釘想去太空翱翔，要經歷怎樣的考驗？
從原材料開始千錘百煉，按最高標準千挑萬選，經過重重工序，一顆小小的螺絲釘才有資格上天。
在中國空間站建設、“嫦娥”探月、“天問”探火等重大工程任務中，中國航天科工航天精工為航天器配套了數以百萬計的緊固件，以“百萬無一失”的標準圓滿完成任務，儼然成為中國緊固件領域的“隱形冠軍”。
小產品，大學問
“同樣尺寸的螺絲釘，宇航級產品比民用級產品輕一半。”航天精工科研人員舉起一枚螺絲釘介紹。
仔細端詳，它是鈦合金材質，外部鍍了一層藍紫色的涂層，像美妝達人的漸變色眼影盤一樣光澤多變。
按應用領域分，緊固件產品可分為民品級緊固件、型號裝備級緊固件和宇航級緊固件三大類。
在能“上天”的緊固件中，最常見的是高強度鉚釘，使用量能達到幾十萬件。
“最重要的是火箭點火起飛的那段時間，一定得撐住。”
展開 緊固件低溫性能淺談
2、高強度緊固件的低溫沖擊韌性，與材料的合金成分有關、與硫磷含量有關、與熱處理工藝更加密切相關（熱處理工藝中加熱、冷卻、回火均很重要）。
3、低溫條件下的韌脆轉變特性實際上不是一個溫度而是一個溫度區(qū)間。40Cr、35CrMo材料一般在-30℃左右使用環(huán)境下，42CrMo一般在-50℃左右使用環(huán)境下使用極限。風電高強度螺栓，一般使用42CrMo類材料，低溫沖擊韌性要求－40℃～－45℃下進行測試；指標要求是平均值大于27J。
4、每一種材料冷脆溫度的轉變曲線是不同的，材料成分合理選擇、熱處理工藝恰當，會改變冷脆轉變曲線，提高產品的低溫沖擊韌性。
5、緊固件等級和材料之間沒有具體的規(guī)定，沒有說哪種等級的產品指定何種材料，只是熱處理后要符合相關標準。對于具體的性能及材料在GB/T3098.1上都有規(guī)定,但是它并不規(guī)定具體的鋼號,在客戶的圖紙上都有規(guī)定,如果你沒有那個鋼號可以協商替代,至于有些是有性能沒有材料的,可以按GB/T3098.1上的范圍要求及自己的制造經驗選取,但是必須按標準要求進行熱處理,必要時客戶要經過再回火試驗的,所以不按要求熱處理是不可以的。除有特殊要求的緊固件外，建議設計者規(guī)定機械性能等級，不規(guī)定材料牌號，尤其是商品緊固件和標準緊固件。可以要求生產廠家申報材料牌號，設計者認可的方法。客戶定義機械性能等級,供應商提供材質證明和性能試驗報告即可!
6、一般人們分析螺栓斷裂總是從強度上分析，強度一般肯定滿足要求，就從疲勞強度上分析。實際上，疲勞強度大得我們無法想象，螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強度。螺紋緊固件損壞的真正原因是松動。螺紋緊固件松動后，產生巨大的動能，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設備無法在正常的狀態(tài)下工作，進一步導致設備損壞。
受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。
展開 緊固件的選用原則，搞機械設計都用得到
一、確定類別
標準緊固件共分十大類，選用時應按標準緊固件的使用場合和其使用功能進行確定。
①螺栓：螺栓一般與螺母（通常再加一個墊圈或兩個墊圈）相配，用于起連接和緊固作用的場合。
②螺母：螺母與螺栓相配使用。
③螺釘：螺釘通常是單獨（有時加墊圈）使用，一般起緊固或緊定作用。
④螺柱：螺柱一般為兩端都帶有螺紋（單頭螺柱為單端帶螺紋），通常將一頭羅紋牢固擰入部件機體中，另一端與螺母相配，起連接和緊固的作用，但在很大程度上還具有定距的作用。
⑤墊圈：墊圈放在螺栓、螺釘和螺母等的支承面與工藝支承面之間使用，起防松和減小支承面應力的作用。
⑥自攻螺釘：與自攻螺釘相配的工件螺孔不需預先攻絲，在擰入自攻螺釘的同時，使內螺紋成型。
⑦鉚釘：鉚釘一端有頭部，且桿部無螺紋。使用時將桿部插入被連接件的孔內，然后將桿的端部鉚緊，起連接或緊固作用。
⑧銷：銷在使用時鑲如入工件內，通常起連接或定位作用。
⑨擋圈：擋圈通常在軸上或孔內，起限制工件軸向的作用。
⑩木螺釘：木螺釘用于擰入木材，起連接或緊固作用。
二、確定標準和品種
1、品種的選擇原則：
⑴從加工、裝配的工作效率考慮，在同一機械或工程內，應盡量減少使用標準件的品種。
⑵從經濟性考慮，應優(yōu)先選用商品標準件品種。
⑶根據標準件預期的使用要求，按型式、機械性能、精度和螺紋等方面確定選用品種。
展開 
【專業(yè)知識】機械設計中常常被忽略的問題：緊固件的選用也是有原則的
一、確定類別
標準緊固件共分十大類，選用時應按標準緊固件的使用場合和其使用功能進行確定。
①螺栓：螺栓一般與螺母（通常再加一個墊圈或兩個墊圈）相配，用于起連接和緊固作用的場合。
②螺母：螺母與螺栓相配使用。
③螺釘：螺釘通常是單獨（有時加墊圈）使用，一般起緊固或緊定作用。
④螺柱：螺柱一般為兩端都帶有螺紋（單頭螺柱為單端帶螺紋），通常將一頭羅紋牢固擰入部件機體中，另一端與螺母相配，起連接和緊固的作用，但在很大程度上還具有定距的作用。
⑤墊圈：墊圈放在螺栓、螺釘和螺母等的支承面與工藝支承面之間使用，起防松和減小支承面應力的作用。
⑥自攻螺釘：與自攻螺釘相配的工件螺孔不需預先攻絲，在擰入自攻螺釘的同時，使內螺紋成型。
⑦鉚釘：鉚釘一端有頭部，且桿部無螺紋。使用時將桿部插入被連接件的孔內，然后將桿的端部鉚緊，起連接或緊固作用。
⑧銷：銷在使用時鑲如入工件內，通常起連接或定位作用。
⑨擋圈：擋圈通常在軸上或孔內，起限制工件軸向的作用。
⑩木螺釘：木螺釘用于擰入木材，起連接或緊固作用。
二、確定標準和品種
1、品種的選擇原則：
⑴從加工、裝配的工作效率考慮，在同一機械或工程內，應盡量減少使用標準件的品種。
⑵從經濟性考慮，應優(yōu)先選用商品標準件品種。
⑶根據標準件預期的使用要求，按型式、機械性能、精度和螺紋等方面確定選用品種。
展開 標準緊固件件淺談
標準件知識
一、目前市場上標準件主要有碳鋼、不銹鋼、銅三種材料。
（一）碳鋼。我們以碳鋼料中碳的含量區(qū)分低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。
1、低碳鋼C%≤0.25% 國內通常稱為A3鋼。國外基本稱為1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的產品。（注：鉆尾釘主要用1022材料。）
2、中碳鋼0.25%<C%< SPAN>≤0.45% 國內通常稱為35號、45號鋼，國外基本稱為1035，CH38F，1039，40ACR等。主要用于8級螺母、8.8級螺栓及8.8級內六角產品。
3、高碳鋼C%>0.45%。目前市場上基本沒使用
4、合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40鉻鉬、芳生螺絲主要使用SCM435鉻鉬合金鋼，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。二不銹鋼。性能等級：45，50，60，70，80主要分奧氏體（18%Cr、8%Ni）耐熱性好，耐腐蝕性好，可焊性好。A1，A2，A4馬氏體、13%Cr耐腐蝕性較差，強度高，耐磨性好。C1，C2，C4鐵素體不銹鋼。18%Cr鐓鍛性較好 ，耐腐蝕性強于馬氏體。目前市場上進口材料主要是日本產品。按級別主要分SUS302、SUS304、SUS316。
二、碳鋼產品所使用的盤元：
序號種類可選用的材質4.8級六角螺栓6.8級六角螺栓8.8級六角螺栓8.8級內六角螺栓 10.9級六角螺栓 8級螺帽10級螺帽12級螺帽馬車螺絲六角緣凸螺栓六角木螺絲自攻釘、墻板釘鉆尾釘、夾板釘機螺釘 家俱螺絲三、材料中各類元素對鋼的性質的影響：
1 、碳（C）：提高鋼件強度，尤其是其熱處理性能，但隨著含碳量的增加，塑性和韌性下降，并會影響到鋼件的冷鐓性能及焊接性能。
展開 【專業(yè)知識】機械設備中最常用的標準件——螺紋緊固件全知識點
螺紋緊固件是各種機械設備中最常用的標準件，螺紋連接也是各種連接緊固方式最常用的形式。它的優(yōu)點是成本低、連接可靠、結構簡單、裝拆方便。本文主要介紹各種螺紋緊固件的種類、用途、畫法、標記方法等。
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螺紋緊固件的種類
螺紋緊固件種類很多，常用的螺紋緊固件有螺栓、螺柱、螺釘、螺母和墊圈。
2
螺紋緊固件的用途
螺栓、螺柱和螺釘都是在圓柱表面上制出螺紋，起到連接其他零件的作用。
（1）螺栓
螺栓一般用于被連接件鉆成通孔的情況。
（2）雙頭螺柱：用于被連接零件之一較厚或不允許鉆成通孔的情況，兩端都有螺紋，旋入被連接零件螺紋孔內的一端稱為旋入端，與螺母連接的另一端稱為緊固端。
（3）螺釘：用于不經常拆卸和受力較小的連接中，按用途可分為連接螺釘和緊定螺釘。
下圖為連接螺釘的用法。
下圖為緊固螺釘的用法。
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螺紋緊固件的標記
螺紋緊固件的標記有完整標記和簡化標記兩種。下圖為一些標記示例。
展開 SolidWorks 的 DIN ISO 緊固件 ￥3
對于那些沒有或不能使用 SolidWorks Toolbox 的人，我創(chuàng)建了一個 DIN ISO 標準零件庫，
緊固件失效分析方法
調查的首要部分是收集盡可能多的和緊固件應用相關的信息。
1. 緊固件是如何被安裝的，用手、氣動工具、或者扭矩扳手？
2. 用到的輔助組件，平墊圈類型；螺母等級，光潔度、表面涂層？
3. 作用與連接處的外載荷類型：重在沖擊載荷、振動、旋轉，靜載荷，軸向載荷或者是橫向載荷？
4. 載荷的大小？
5. 環(huán)境？
6. 連接處是否是多個緊固件？
7. 多個聯接螺栓是如何緊固的，交叉緊固、逐步加載，或者一個挨一個的擰緊？
8. 從哪里施加的凝聚擰緊的，螺栓頭或者是螺母、又或者是螺栓頭螺母交替擰緊的？
9. 連接的狀態(tài)怎么樣，生銹的、噴漆表面、粗糙的、光滑的、圖潤滑的表面？
10. 失效零件的狀態(tài)如何，噴漆的，生銹的、有油脂的、熱燒傷的？
11. 斷裂表面的狀態(tài)是什么樣的，光滑的、發(fā)暗的、光亮的、生銹的？
12. 斷裂的部位，頭部、螺紋過渡處、外部裂紋？
13. 該批螺栓是否有機械性能或者化學成分的測試報告？
B．調查取證
現在需要我們來把我們收集的資料進行分類了，有時我們可以通過樣品的表觀和斷面來判斷到底發(fā)生了什么，這樣可以縮小失效可能的范圍。
例如，韌性斷裂會顯示為有夾雜的凹渦，或者杯形或錐形的暗帶。也會顯現其他形式的變形，因為材料在發(fā)生極限斷裂前會發(fā)生形變。然而，如果加載很快如，沖擊或快速擰緊，韌性材料也有可能發(fā)生脆性斷裂。例如再利用非可調式氣動工具緊固螺栓時。
展開 關于緊固件材料介紹
目前市場上緊固件材料主要有碳鋼、不銹鋼、銅三種。
（一） 碳鋼
我們以碳鋼料中碳的含量區(qū)分為低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。
1、低碳鋼C%≤0.25% 國內通常稱為A3鋼，國外基本稱為1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的產品。
2、中碳鋼0.25%<C%<SPAN>≤0.45% 國內通常稱為35號、45號鋼，國外基本稱為1035，CH38F，1039，40ACR等，主要用于8級螺母、8.8級螺栓及8.8級內六角產品。
3、高碳鋼C%>0.45%，目前市場上基本沒使用。
4、合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40鉻鉬，SCM435，10B38。
（二） 不銹鋼
鐵和鋼是以含碳量的多少來區(qū)別的，含碳量在2%以下的鐵碳合金是鋼，含碳量在2%以上的則稱之為鐵。從冶金學的角度說，根本沒有不銹鐵之說。不銹鋼抗腐蝕的主要元素是鉻，鉻元素含量在10.5%以上的鋼就不易生銹。
不銹鋼分為60，70，80（奧氏體）；
50，70，80，110（馬氏體）；
45，60（鐵素體）三類。
材料主要分為奧氏體A1(302),A2(304),A4(316)，
馬氏體和鐵素體C1,C2,C4
表示方法如A2-70，前面A2表示材料組別，即奧氏體304不銹鋼，后面的數字表示強度等級。
（三） 銅
常用材料為黃銅、鋅銅合金，市場上主要用H62、H65、H68銅做標準件。
碳鋼產品所使用的盤元：
緊固件機械性能采用GB3098.1標準，螺栓8.8級，螺母8級。
螺栓、螺柱采用：35#、40CR、30CRMO、35CRMOA、25CR2MOVA材料牌號。
螺母采用：25#、40CR、35CRMOA、25CR2MOVA等材料牌號。
展開 緊固件專業(yè)知識大全，值得收藏
緊固件作為常用零件，金粉們應該都不陌生，今天我們從緊固件的分類，螺紋的識別和檢驗，螺栓、螺釘和螺柱的材料要求、熱處理要求和機械性能要求，鋼結構螺栓的種類與構造四個方面來介紹，干貨滿滿，值得收藏。
一、緊固件的分類
1、什么是緊固件？
緊固件是將兩個或兩個以上的零件（或構件）緊固連接成為一個整體時所采用的一類機械零件的總稱。市場上也稱為標準件。
2、它通常包括以下12類零件：
螺栓、螺柱、螺釘、螺母、自攻螺釘、木螺釘、墊 圈、擋圈、銷、鉚釘、組合件和連接副、焊釘。
（1）螺栓：由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。這種連接形式稱螺栓連接。如把螺母從螺栓上旋下，又可以使這兩個零件分開，故螺栓連接是屬于可拆卸連接。
如下圖：
（2）螺柱：沒有頭部的，僅有兩端均外帶螺紋的一類緊固件。連接時，它的一端必須旋入帶有內螺紋孔的零件中，另一端穿過帶有通孔的零件中，然后旋上螺母， 即使這兩個零件緊固連接成一整體。這種連接形式稱為螺柱連接，也是屬于可拆卸連接。主要用于被連接零件之一厚度較大、要求結構緊湊，或因拆卸頻繁，不宜采用螺栓連接的場合。
如下圖：
（3）螺釘：也是由頭部和螺桿兩部分構成的一類緊固件，按用途可以分為三類：鋼結構螺釘、緊定螺釘和特殊用途螺釘。
展開 
細說緊固件螺栓調質的金相檢驗！
該標準第三組評級圖，適用于結構鋼調質處理件，尤其是高強度螺栓的調質檢驗。
被評定的調質組織介于兩個級別之間時，以下一級為判定級別，例如大于3級小于4級時，則判為4級。調質的金相組織分析，在光學顯微鏡下用500倍觀察，合格級別由供需雙方協商約定，沒有約定的以1級~4級為合格。生產實踐表明，在低溫環(huán)境下服役的螺栓，1級~3.5級為驗收標準。
如果在評級時有爭議，可以參考力學性能檢驗結果進行判定。
1.2
螺栓的調質及組織
GB/T 3098.1—2010《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》強調對8.8級及以上產品的材料要求應有足夠的淬透性，以確保螺栓螺紋截面的心部在淬硬狀態(tài)、回火前獲得體積分數約90%的馬氏體。
為保證良好的淬透性，對于8.8級、螺紋直徑超過20mm的螺栓需采用標準規(guī)定的合金鋼材料淬火并回火。
淬火后馬氏體的粗細可按JB/T 9211—2008《中碳鋼與中碳合金結構鋼馬氏體等級》進行評定。由于奧氏體化溫度不同，馬氏體形態(tài)和大小不一樣。
展開 2021緊固件市場前景和趨勢分析
緊固件市場的主要推動力
“全球自動化的海量增長、印度和中國等國家制造業(yè)和建筑業(yè)的巨大推動、本地消費、有益的監(jiān)管環(huán)境和投資環(huán)境等都極大的推動了工業(yè)緊固件的需求。日本、韓國、臺灣和中國大陸建立高水平半導體晶圓廠和電子組裝廠的需求，將促進精密和專業(yè)級緊固件的增長。
“隨著汽車、航空航天、建筑、電子、機械和消費電器等行業(yè)的需求增長，工業(yè)金屬緊固件得到了更為廣泛的應用。高水平的創(chuàng)新類產品，如特種、微型和混合緊固件等，能夠滿足消費者不斷變化的需求，進一步促進了工業(yè)緊固件的增長。但是，隨著汽車等行業(yè)對粘合和NVH產品需求的增加，采用粘合劑和膠帶代替金屬緊固件，正在成為一種趨勢，預計這種趨勢將阻礙工業(yè)緊固件市場的增長。”
性能和抗振性更好的創(chuàng)新設計將對緊固件市場產生積極影響。目前，不銹鋼是制造螺紋緊固件的最常見材料，黃銅、合金鋼和鋁材的應用也越來廣泛。
展開 非標螺栓緊固件公差分析解讀
螺栓在機械零件加工中起著很重要的作用，螺栓可以起到連接零件的作用，這對對螺栓的要求很高，那么非標螺栓緊固件公差分析怎么做呢棣拓軟件為你解讀。
據非標螺栓相關技術人員分析，制造零件時，為了使零件具有互換性，要求零件的尺寸在一個合理范圍之內，由此就規(guī)定了極限尺寸。制成后的實際尺寸，應在規(guī)定的最大極限尺寸和最小極限尺寸范圍內。允許尺寸的變動量則稱為尺寸公差，簡稱公差。
尺寸公差：允許尺寸的變動量。即最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；也等于上偏差和下偏差代數差的絕對值。
標準公差：標準公差IT的數值由基本是標準所列的用以確認公差帶大小的任一公差。標準公差分為20個等級，即：IT01、IT02、IT1至IT18。IT表示標準公差，數字表示公差等級。IT01公差數值最小，精度最高；IT18公差數值最大，精度最低。
基本尺寸：設計給定的尺寸。
偏差：某一實際尺寸減其基本尺寸所得的代數差。
極限尺寸：允許尺寸變動的兩個極限值，它是以基本尺寸為基數來確定的。
極限偏差：即指上偏差和下偏差。最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差就是上偏差；最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差就是下偏差。
DTAS致力于將專業(yè)化的CAT（計算機輔助公差）技術引入到產品開發(fā)過程中，憑借強大的技術支持力量和先進的軟件技術，為客戶提供完美軟件產品和技術咨詢服務，成就工程領域的全方位CAT技術，引領傳統公差計算模式的革命性變革，幫助客戶提高產品質量，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
展開 【表面處理】緊固件的表面處理一電鍍，一文全懂！
好的電鍍鉻緊固件與不銹鋼同樣昂貴,只是使用不銹鋼強度不夠時,才用鍍鉻緊固件代替,因此在防腐蝕性要求較高的工業(yè)領域很少使用。為了防止腐蝕,鍍鉻前應首先鍍銅和鎳。鉻鍍層可以承受650℃的高溫,但與電鍍鋅一樣存在氫脆問題。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業(yè)信息）
三、電鍍標準及質量檢驗:
緊固件表面處理國家標準GB/T5267.1-2002螺紋緊固件電鍍層標準,該標準包括:GB/T5267.1-2002緊固件電鍍層,GB/T5267.2-2002緊固件非電解鋅片涂層兩個標準。本標準等同采用國際標準ISO4042-1999螺紋緊固件電鍍層標準。
緊固件的表面處理,主要目的是使緊固件提高防腐蝕能力,以增加緊固件使用的可靠性和適應性,主要衡量標準是耐腐蝕性,其次是外觀。
緊固件電鍍層的質量主要從以下幾個方面來判斷:
1、外觀檢查
緊固件表面應光滑、光澤度好無漏鍍層面,不得有臟污、孔隙、針孔、剝離、燒焦鍍層、灰暗、起皮、結皮狀況和明顯條紋以及麻點、黑色鍍渣、鈍化膜疏松、龜裂、脫落和嚴重的鈍化痕跡。
2、鍍層厚度
緊固件的鍍層厚度直接關系到它在大氣中的耐腐蝕強度,但是過于厚的話在安裝過程中反而會產生螺紋干涉,建議一般鍍層厚度為4~12um。
熱浸鍍鋅標準的平均厚度為54 um(稱呼徑≤3/8為43 um),最小厚度為43 um(稱呼徑≤3/8為37 um)。
3、鍍層分布
采用不同的沉積方法,鍍層在緊固件表面上的聚集方式也不同。電鍍時鍍層金屬并不是均勻地沉積在外周邊緣上,轉角處獲得較厚鍍層。在緊固件的螺紋部分,最厚的鍍層位于螺紋牙頂,沿著螺紋側面漸漸變薄,在牙底處沉積最薄。
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