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工程机械用紧固件螺栓的规格尺寸及应用

http://www.wujin.hc360.com2017年07月11日11:16 来源:慧聪五金网T|T

    工程机械用紧固件,我们这边主要介绍推土机和挖掘机用螺栓,提高推土机和挖掘机螺栓紧固效果的措施,工程机械用螺栓的发展动向等。恒丰铆钉生产的不锈钢抽芯铆钉在工程机械中中得到广泛应用。高强度高抗拉抗剪力鼓型抽芯铆钉,内外锁拉丝铆钉以及海马钉是工程机械用铆钉的首选。

    一、推土机和挖掘机用螺栓

    1、螺栓的强度级别

    JIS规定了3.6-12.9共10个螺栓强度级别,但推土机和挖掘机用螺栓的99%是10.9级和12.9级,极少量为9.8级及以下的螺栓。一台65t级推土机螺栓用量总计约6000个,其中12.9级占8.5%、10.9级占8.5%、9.8级及以下占1.1%。一台20t油压挖掘机螺栓用量总计约2000个,其中12.9级占12.2%、10.9级占87%、9.8级及以下占0.8%。螺栓使用量的上述比例关系近10多年没有变化。原因是工程机械的工作环境是不规整的地面,并且经受风吹雨淋。在这种大负荷和恶劣环境下,需要采用较高强度螺栓对部件进行高轴力紧固,另一方面强度超过12.9级的螺栓价格较高,并且抗延迟断裂性还有一定问题。因此螺栓用量比例多年没有变化。

    2、螺栓的尺寸和形状

    除了特殊螺栓,一般螺栓的公称直径有M4-M36共计15种,但大部分是M10-M20。螺栓公称长度是12-95mm。推土机中共使用螺栓约250种,油压挖掘机中共使用螺栓约130种。使用的螺栓形状大部分是六角螺栓,此外还有内六角螺栓、凸缘螺栓、吊环螺栓等,没有特殊形状的螺栓。过去,对螺栓和相应的垫片是分别管理的,后来开发出的组合螺栓是一种组合了垫片的凸缘螺栓,采用组合螺栓,可对螺栓和垫片按一个零件编号进行管理,减少了零件编号,并使垫片小型化,同时还可以防止垫片漏装的问题。但目前组合螺栓只有M14以下的细径螺栓,期待组合螺栓规格的扩大。

    3、螺栓的材质和热处理

    JIS中对螺栓的材质没有具体规定,对碳素钢只规定了含碳量的上下限,对高强度螺栓用的低合金钢,只将B、Mn、Cr作为参考添加元素。也就是说,只要力学性能符合标准规定,使用什么材质都可以,因此工程机械用螺栓也因制造厂家的不同而不同。

    强度在10.9及以上的螺栓都要进行淬火回火处理以达到要求的力学性能。常规工艺是,在大气气氛下将连续式加热炉加热的螺栓进行油淬,然后立即进行回火。但对于12.9级的大直径螺栓,由于加热时间相对较长,要进行保护性气氛加热,防止罗纹牙和罗纹底部出现异常脱碳。这时需要特别注意的是不要因过于担心脱碳,反而造成渗碳。

    4、螺栓的表面处理

    为防止螺栓的锈蚀和粘结,要对螺栓进行表面处理。在对螺栓进行镀锌时,过去曾使用6价铬系钝化处理液,但查明6价铬对人体的有害影响后,就完全停止使用。现在已经全部使用无害的3价铬系钝化处理液,为强化防锈效果,螺栓的镀层厚度大于JIS的规定。

    二、提高推土机和挖掘机螺栓紧固效果的措施

    由于螺栓的设备事故主要是螺栓的松弛和延迟断裂。螺栓接触面弹性衰减引起的非转动松弛是螺栓松弛的一种形式,但主要松弛形式仍然是扭转力不足引起的转动松弛。为防止转动松弛,采用的方法是使用超高强度螺栓和更大扭转力进行紧固。为此开发出强度超过JIS强度级别的超高强度螺栓。一般来说,螺栓的强度越高,延迟断裂的危险性越大。强度为12.9级的履带螺栓的紧固方法是塑性转动紧固法,首先用预扭矩进行紧固,然后再按照预定的转动角度进一步扭转螺母进行紧固。连接一片履带要使用4个螺栓,用全自动螺母拧紧器同时对4个螺栓进行紧固。目前正在研究通过增加螺母转动角度和将液压螺母拧紧器改为电动拧紧器等方法,提高更加稳定的紧固力。

    作为推土机和挖掘机移动装置的履带是与土石接触承受剧烈摩擦的消耗部件,在使用过程中要多次被拆检和更换。这时必须将履带螺栓拆卸下来,由于履带螺栓的头部也受到磨损,所以常常发生扳手卡不住螺栓头的情况。特别是推土机移动频繁,这种情况更是常常发生。为此,对推土机履带螺栓头部进行高频淬火,提高其硬度。此外,超大型推土机履带螺栓头部比传统螺栓头部大5mm,以增加磨损裕量。

    三、工程机械用螺栓的发展动向

    如前所述,十多年来,工程机械用螺栓没有明显的变化。并且工程机械也几乎不采用其他紧固方法代替螺栓连接。原因是螺栓紧固的可靠性很高,并且已经紧固的螺栓也比较容易拆卸,即便于更换和维修。因此,提高螺栓的性能和性价比,比试图减少或取代螺栓的探索更有意义。

    螺栓紧固后不松弛和容易拆卸是两个相反的特性。为了提高这两个特性,应不使螺栓生锈和粘结,为此多年来在提高罗纹精度、采用涂装和表面处理技术以及改进紧固方法等方面开展了大量的工作。

    在螺栓成本方面,材料费占的比例最大,其次是加工费和热处理费。因此,为实现更高的性价比,需提高螺栓用料的成材率。为此,在小型螺栓制造中实现了螺栓头部的无飞边模锻成型和罗纹的滚轧成型,期待将这些技术扩大应用到大型螺栓的制造。在螺栓用钢方面,工程机械用大规格高强度螺栓,因一直存在的延迟断裂和淬透性问题,成为影响扩大使用的瓶颈。

    在淬透性方面,用价格低廉效果又好的B替代高价合金元素,期待今后开发出低淬透性钢加热后也可以进行充分冷却的热处理技术和非调质钢高强度螺栓。在抗延迟断裂性方面,由于钢铁厂开发出超高强度螺栓用钢,并且在技术上是可行的,但是价格仍然较高。对于常规的12.9级螺栓来说,降低合金元素含量后,回火温度就要下降,由此会增加延迟断裂的危险性,所以期待着开发出低成本、高可靠性的新型超高强度螺栓用钢。

责任编辑:许月华

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