Podle statistik existuje asi 240 běžně používaných norem pro produkty automobilových standardních dílů, které byly vydány a implementovány, zahrnující těsnící prvky lumen, spojovací prvky pro připojení potrubí, podložky, šrouby, matice, šrouby atd., z nichž 115 se týká na kovové spojovací prvky, což představuje asi 48 procent. S neustálým rozvojem automobilového průmyslu, aby se omezil nárůst výrobních nákladů a nákladů na správu způsobený rostoucím počtem kovových spojovacích prvků (dále jen automobilových spojovacích prvků), různí výrobci automobilů porovnávali a optimalizovali spojovací prvky ze čtyř hledisek: strukturální prvky, materiály, tepelné zpracování a povrchová úprava. Tento dokument o tom pojednává.
1.1 šrouby
U sestavy šestihranného šroubu a pružné podložky je účinek proti uvolnění lepší, když je předpětí šroubu nízké. Protože se však u důležitých dílů nepoužívá pérová podložka, šrouby s pérovými podložkami se ve výrobě utahují především pneumatickými klíči s přesností asi ± 40 procent. Montážní moment a rozptyl axiální síly jsou velké. Pružinová podložka je často ve zploštělém stavu a dokonce existuje riziko roztažení kroužku. Skutečný výkon proti uvolnění sestavy šroubu a pružinové podložky je nekontrolovatelný, nemůže splnit požadavky na design produktu. U šestihranných přírubových šroubů existují následující výhody.
① Podle stejné specifikace závitu je nosná oblast šestihranného přírubového šroubu větší než u šroubu se šestihrannou hlavou, což může lépe rozptýlit tlak na nosnou plochu a zabránit deformaci připojených částí;
② Při stejném koeficientu tření je účinek proti ztrátě přírubového šroubu zjevně lepší než účinek šestihranného šroubu;
③ Aby se zabránilo tření mezi koncem objímky a připojovaným dílem poškozujícím povrch připojovaného dílu, je přírubový šroub hospodárnější než montáž šestihranného šroubu s plochou podložkou.
Preferovány jsou šrouby s šestihrannou přírubou a šrouby se šestihrannou hlavou, šrouby se šestihrannou hlavou plus pružné podložky, šrouby se šestihrannou hlavou plus pružné podložky plus ploché podložky a šrouby se šestihrannou hlavou plus ploché podložky jsou omezeny.
1,2 šrouby
Šroubovací forma šroubu je vnitřní šroubovací. Hnací formy zahrnují vnitřní šestihran, křížovou drážku a vnitřní šestihran. Typy hlav zahrnují kulatou hlavu, přírubu s válcovou hlavou, plochou kulatou hlavu, přírubu s plochou kulatou hlavou, otočnou hlavu, přírubu s otočnou hlavou, zápustnou hlavu a polozapuštěnou hlavu.
Protože se neustále zlepšují i požadavky na efektivitu montáže, jsou preferovány šestihranné šrouby Torx, optimalizovány standardní konstrukce a postupně se omezuje použití šroubů s vnitřním šestihranem a šroubů s křížovou drážkou.
1,3 ořechů
Efekt použití šestihranné přírubové matice je stejný jako u šestihranného přírubového šroubu. Pokud to konstrukce umožňuje, je preferována šestihranná přírubová matice. U dílů se speciálními požadavky na ochranu proti uvolnění je třeba vzít v úvahu účinné pojistné matice momentu, jako jsou všechny kovové pojistné matice a nekovové pojistné matice vložek. Protože je celokovová pojistná matice zajištěna deformací závitu, není vhodná pro díly, které jsou často demontovány; Pojistná matice s nekovovou vložkou má dobrou znovupoužitelnost, ale podle standardních požadavků na spojovací prvky, s výjimkou motoru, je její aplikační teplota menší nebo rovna 120 stupňům. Zejména je třeba poznamenat, že pojistná matice typu účinného krouticího momentu musí překonat dodatečný krouticí moment způsobený deformací matice nebo nekovovými vložkami během instalace, takže krouticí moment je třeba potvrdit. Upínací síla nemusí být při sestavení podle hodnoty krouticího momentu běžné matice dostatečná a hrozí nebezpečí použití.
1.4 vlákno
Protože únosnost a kapacita proti povolování jemného závitu jsou vyšší než u hrubého závitu, měl by se při výběru větších závitových spojovacích prvků co nejvíce volit jemné závity a lze také omezit rozmanitost závitových spojovacích prostředků. Z tabulky 1 je vidět, že obecně jsou pod M12 pouze hrubé zuby a nad M12 jemné zuby. V závitových spojovacích prvcích užitkových vozidel koexistují hrubé a jemné zuby nad M12 a stále existuje prostor pro optimalizaci.
1,5 podložka
Aby se zlepšila efektivita montáže a snížilo se riziko chybějící a nesprávné montáže, těsnění v zásadě nesmí existovat samostatně. Návrhy pro použití různých těsnění jsou následující.
① Plochá podložka se používá hlavně ke zlepšení stavu kontaktu, zvětšení nosné plochy a udržení stability koeficientu tření nosné plochy; ② Pružinová podložka využívá elasticitu k vytvoření axiálního předpětí, které může zmírnit útlum axiální síly. Protože je však obtížné účinně kontrolovat účinnost proti uvolnění, šroub snadno unese excentrické zatížení a hrozí nebezpečí poškození; ③ Elastická podložka ve tvaru zubu má zkroucené zuby a má vysokou tvrdost po tepelném zpracování. Během montáže budou zuby elasticky deformovány a částečně zapuštěny do nosného povrchu, aby vytvořily uzamykací efekt. Podložka ve tvaru zubu by měla být používána opatrně u spojovací části.
povrchová úprava
Automobilové spojovací prvky zahrnují šrouby, matice a podložky, z nichž většina musí projít povrchovou úpravou, která je ochrání před korozí, zlepší jejich vzhled nebo dosáhne určitých speciálních funkcí, jako jsou šrouby a spojovací prvky proti komárům, které řídí zajišťovací moment. Například v tabulce 2 jsou uvedeny požadavky na provozní prostředí a odolnost proti korozi domácího automobilového spojovacího prvku.
2.1 elektrogalvanizace
Nejlepší antikorozní vlastnosti má zinková žlutá pasivace, následovaná zinkově zelenou pasivací, zinkovou černí pasivací a zinkově modrou bílou pasivací. Korozní odolnost obecného nátěru je 8 μm. Žlutá pasivace bílá doba rzi 72h, červená doba rzi 144H; Černobílá pasivace bílá doba koroze 6h, červená doba koroze 72h.
Při praktické aplikaci je třeba věnovat pozornost následujícím třem aspektům. S postupným zpřísňováním ochrany životního prostředí je trendem do budoucna používání pasivace trojmocným chrómem, zinko-hliníkového povlaku a dalších ekologicky šetrnějších metod pro automobilový spojovací materiál; Automobilové spojovací prvky s maximální pevností v tahu vyšší než 1000 MPa (odpovídá hodnotě tvrdosti 33,5 HRC a 332 HV) musí být po pokovení před pasivací podrobeny ošetření vodíkovým pohonem, aby se snížilo riziko opožděného lomu; Při dlouhodobém vystavení chromátové pasivační fólie prostředí nad 70 stupňů dojde k poškození její korozní odolnosti. V oblastech s vysokou okolní teplotou by se proto pasivace zinku měla používat opatrně.
2,2 zinek hliníkový povlak
Zinko-hliníkový povlak nezpůsobuje vodíkové křehnutí a splňuje požadavky na ochranu životního prostředí. Doba červené koroze testu neutrální solné mlhy může dosáhnout 720 hodin. Barvy povlaku jsou černá a šedá. Přidání maziva do nátěrové kapaliny může změnit koeficient tření. Upřednostňují se šrouby třídy 10,9 a vyšší. Kromě toho je třeba při používání vzít v úvahu následující aspekty. Síla adheze mezi povlakem zinku a hliníku a substrátem není tak silná jako u zinkování a během používání dochází k vypadávání prášku. Nelze jej tedy použít uvnitř částí převodovky a nedoporučuje se používat šrouby, které je nutné opakovaně demontovat. Navíc u velkých šroubů a matic může pokovování hlavně snadno způsobit škrábance a hrboly, což snižuje odolnost proti korozi, což je třeba vzít v úvahu při výběru; U spojovacích prvků s požadavky na vodivost a spojovacích prvků s jmenovitým průměrem vnějšího závitu menším než M6 a vnitřním závitem menším než M10 by se k zajištění šroubování a normální montáže neměl používat zinko-hliníkový povlak.
2.3 slitina zinku a niklu
Ve srovnání s pozinkováním se odolnost slitiny zinku a niklu výrazně zlepšila a stejné pokovování 8 μ Po pasivaci a těsnicím ošetření může být povrch bez bílé rzi po dobu 240 hodin a červené rzi po dobu 1000 hodin; Kromě toho také splňuje požadavky na vysokou teplotní odolnost. Vzhledem k tomu, že slitina zinku a niklu má stále mírný sklon k vodíkové křehkosti, aby se snížilo riziko kvality automobilových spojovacích prvků s pevností v tahu vyšší než 1000 MPa, musí být před použitím provedeno nezbytné ověření.
2,4 měděné pokovení
Teplota tání mědi je asi 1083 stupňů. Ve vysokoteplotním prostředí, aby se zabránilo spékání závitových dílů, se pro povrchovou úpravu volí poměďování, zejména pro automobilové upevňovací prvky kolem výfukového potrubí motoru.
Materiály a tepelné zpracování
Automobilové vysokopevnostní šrouby obecně odkazují na výrobky třídy 8.8 nebo vyšší, u kterých se vyžaduje nejen vysoká pevnost v tahu a poměr kluzu, ale také vysoký rázový výkon při nízkých teplotách. Jednou z obtíží při výrobě je také kalení a temperování vysokopevnostních šroubů. Jako materiály se volí ocel Swrch35k, 10B21, 10b33, 35CrMo, 42CrMo nebo 20MnTiB, podrobnosti viz tabulka 3. Jak všichni víme, výsledky testů mechanického výkonu vysokopevnostních spojovacích prvků nejsou pouze klíčovými ukazateli kvality produktu, ale také důležitými ukazateli souvisejícími s bezpečností. Hlavním problémem oceli swrch35k a 10B21 je špatná prokalitelnost. Efektivní řízení procesu kalení a temperování vysokopevnostních šroubů hraje zásadní roli v mechanických vlastnostech.
Aby se zlepšila kvalita tepelného zpracování automobilových vysokopevnostních šroubů, měla by být ocel kontrolována z následujících tří hledisek. ① Řízení obsahu uhlíku ve střední a horní hranici může nejen zlepšit pevnost a houževnatost oceli, ale také snížit tendenci k segregaci. ② Řízení legujícího prvku na horní hranici může zvýšit prokalitelnost a zlepšit pevnost a houževnatost oceli. ③ Minimalizujte obsah škodlivých zbytkových prvků P a s, abyste zajistili čistotu oceli. Třída a materiál automobilového spojovacího materiálu.
Jednou z obtíží kontroly kvality je, že změny vnitřní struktury a vlastností šroubů během kalení a popouštění nelze sledovat v reálném čase. Před naložením pečlivě zkontrolujte značku na hlavě šroubu, abyste se ujistili, že informace o šroubech, které mají být zpracovány, jsou přesné, neztratí se a po tepelném zpracování je lze identifikovat. Proces kalení a ohřevu musí být přísně kontrolován, uhlíkový potenciál musí být přesný a doba kalení každé šarže šroubů musí být zaznamenána. Po vypuštění kalícího média se otestuje povrchová tvrdost obrobku. ocel 10B21 a 20MnTiB musí být větší než 43hrc; Ocel Swrch35k, 45 a 10b33 musí být vyšší než 48hrc. Mikrostruktura po kalení je jemný jehličkovitý martenzit, který je hodnocen podle třídy martenzitu JB / t9211-2008 středně uhlíkové oceli a středně uhlíkové legované konstrukční oceli. Zhášecí martenzit je třídy 3-5 a splňuje technické požadavky; Rovnoměrnost kalící tvrdosti povrchu a jádra nesmí být větší než 3HRC.