普通螺栓一般為4.4、4.8、5.6和8.8。高強螺栓一般為8.8和10.9,其中10.9居多。
8.8 與8.8S 是相同等。普通螺栓與高強螺栓的受力性能與計算方法均有所區(qū)別的。高強螺栓的受力是通過在其內(nèi)部施加預(yù)拉力P,然后在被連接件之間的接觸面上產(chǎn)生摩擦阻力來承受外荷載的,而普通螺栓則是直接承受外荷載的。
更具體的來說:
高強度螺栓連接具有施工簡單、受力性能好、可拆換、耐疲勞、以及在動力荷載作用下不致松動等優(yōu)點,是很有發(fā)展前途的連接方法。
高強度螺栓是用特制的扳手上緊螺帽,使螺栓產(chǎn)生巨大而又受控制的預(yù)拉力,通過螺帽和墊板,對被連接件也產(chǎn)生了同樣大小的預(yù)壓力。在預(yù)壓力作用下,沿被連接件表面就會產(chǎn)生較大的摩擦力,顯然,只要軸力小于此摩擦力,構(gòu)件便不會滑移,連接就不會受到破壞,這就是高強度螺栓連接的原理。
高強度螺栓連接是靠連接件接觸面間的摩擦力來阻止其相互滑移的,為使接觸面有足夠的摩擦力,就必須提高構(gòu)件的夾緊力和增大構(gòu)件接觸面的摩擦系數(shù)。構(gòu)件間的夾緊力是靠對螺栓施加預(yù)拉力來實現(xiàn)的,所以螺栓必須采用高強度鋼制造,這也就是稱為高強度螺栓連接的原因。
高強度螺栓連接中,摩擦系數(shù)的大小對承載力的影響很大。試驗表明,摩擦系數(shù)主要受接觸面的形式和構(gòu)件的材質(zhì)影響。為了增大接觸面的摩擦系數(shù),施工時常采用應(yīng)噴砂、用鋼絲刷清理等方法對連接范圍內(nèi)構(gòu)件接觸面進行處理。[1]
摩擦型高強度螺栓:適用于鋼框架結(jié)構(gòu)梁、柱連接,實腹梁連接,工業(yè)廠房的重型吊車梁連接,制動系統(tǒng)和承受動荷載的重要結(jié)構(gòu)的連接。
承壓型高強度螺栓:可用于允許產(chǎn)生少量滑動的靜載結(jié)構(gòu)或間接承受動荷載的構(gòu)件中的抗剪連接。
抗拉型高強度螺栓:螺栓受拉時,疲勞強度較低,在動載作用下,其承載能力不易超過0.6P(P為螺栓的允許軸力),因此,僅適用于靜載作用下使用,如受壓桿件的法蘭對接、T型接頭等。
當(dāng)今大飛機、大型發(fā)電設(shè)備、汽車、高速火車、大型船舶、大型成套設(shè)備等為代表的進制造已將進入重要的發(fā)展方向。由此,緊固件將進入重要的發(fā)展階段。高強度螺栓用于重要機械的連接,反復(fù)的拆裝或各式的安裝扭矩法對高強度螺栓要求極高。因此,對其表面狀況及螺紋精度的好壞,將直接影響主機的使用壽命及安全。為了改善摩擦系數(shù),避免在使用過程中出現(xiàn)銹蝕、咬死或卡住,技術(shù)要求規(guī)定其表面應(yīng)進行鎳磷鍍處理。鍍層厚度保證在0.02~0.03mm范圍內(nèi),鍍層均勻,致密、無針孔等。
螺栓材料為:18Cr2Ni4W、25Cr2MoV鋼;螺栓規(guī)格:M27~M48。由于該類鋼容易在表面形成一層鈍化膜,而此鈍化膜將使螺栓不能獲得附著力良好的化學(xué)鎳磷層,所以必須采取特殊的前處理措施將膜行除去,并且應(yīng)采取措施阻止其再生成,才能保證鍍后的鍍層與基體之間具有良好的結(jié)合力。同時由于該螺栓幾何尺寸大,都給鎳磷鍍處理及過程的品質(zhì)檢測增加了難度。
熱軋盤條-(冷撥)-球化(軟化)退火-機械除鱗-酸洗-冷撥-冷鍛成形-螺紋加工-熱處理-檢驗[1]
1,鋼材設(shè)計
在緊固件制造中,正確選用緊固件材料是重要一環(huán),因為緊固件的性能和其材料有著密切的關(guān)系。如材料選擇不當(dāng)或不正確,可能造成性能達不到要求,使用壽命縮短,甚至發(fā)生意外或加工困難,制造成本高等,因此緊固件材料的選用是非常重要的環(huán)節(jié)。 冷鐓鋼是采用冷鐓成型工藝生產(chǎn)的互換性較高的緊固件用鋼。由于它是常溫下利用金屬塑性加工成型,每個零件的變形量很大,承受的變形速度也高,因此,對冷鐓鋼原料的性能要求十分嚴格。 在長期生產(chǎn)實踐和用戶使用調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合 GB/T6478-2001 《冷鐓和冷擠壓用鋼技術(shù)條件》 GB/T699-1999 《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》及目標 JISG3507-1991 《冷鐓鋼用碳素鋼盤條》的特點,以 8.8 , 9.8 螺栓螺釘?shù)牟牧弦鬄槔鞣N化學(xué)元素的確定。 C 含量過高,冷成形性能將降低;太低則無法滿足零件機械性能的要求,因此定為 0.25 %- 0.55 %。 Mn 能提高鋼的滲透性,但添加過多則會強化基體組織而影響冷成形性能;在零件調(diào)質(zhì)時有促進奧氏體晶粒長大的傾向,故在際的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高,定為 0.45 %- 0.80 %。 Si 能強化鐵素體,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降定為 Si 小于等于 0.30 %。 S.P. 為雜質(zhì)元素,它們的存在會沿晶界產(chǎn)生偏析,導(dǎo)致晶界脆化,損害鋼材的機械性能,應(yīng)盡可能降低,定為 P 小于等于 0.030 %, S 小于等于 0.035 %。 B. 含硼量大值均為 0.005 %,因為硼元素雖然具有顯著提高鋼材滲透性等作用,但同時會導(dǎo)致鋼材脆性增加。含硼量過高,對螺栓,螺釘和螺柱這類需要良好綜合機械性能的工件是十分不利的。