干貨緊固件基礎(chǔ)知識大全看完這個你已入行

緊固件基本知識

1. 緊固件的分類：

⒈緊固件范疇：

緊固件包括：螺栓、螺柱、螺釘、螺母、木螺釘、自攻螺釘、墊圈、銷、鉚釘、緊固件組合件及連接副和其它（如焊釘、膨脹釘?shù)龋?/span>

⒉ a）按螺紋內(nèi)外分類可分為外螺紋緊固件（如螺栓、螺柱、螺釘?shù)龋?、?nèi)螺紋緊固件（如普通螺母、蝶形螺母、蓋形螺母、自鎖螺母等）。

b）按用途分為：商用緊固件和專用緊固件（如汽車、船用、航天、鐵道等）。專用緊固件除了具有商用緊固件的特征外，還有適于各行業(yè)特點的特殊要求，因此要求供貨商必須具備該行業(yè)供貨資格。

c）按標準分：

⑴標準件：已標準化的甚至全球標準化的緊固件，如：GB5782、5783、6170等，DIN931、933、934等，ISO4014、4017等。不同國家的地區(qū)都有自己一套的標準，造成同是公制螺紋的螺栓螺母千差萬別，在國際ISO標準化組織協(xié)調(diào)下各國標準都逐步向ISO標準靠攏。中國的GB標準（現(xiàn)行）已有98％的緊固件標準都已國際化，德國標準雖然已經(jīng)國際化，但是老標準市場仍然需求巨大，因此DIN-87版螺栓、螺母在歐洲需求仍然有很大市場。其實DIN-87版和GB螺栓僅在**系列的M10、M12，**系列的M14、M22對邊上有區(qū)別，其它基本上是一致的。按標準分的螺栓螺母中*復(fù)雜的是美標。美標緊固件沒有國家標準，所有緊固件標準都是以美國工業(yè)緊固件協(xié)會名義頒布IFI。而標準中大量技術(shù)參數(shù)均來自ANSI（美國國家標準）、ASME（美國材料實驗協(xié)會）、ASTM（美國工程師協(xié)會）、SAE（美國汽車工程師協(xié)會）。我們現(xiàn)在采用的就是IFI頒布的標準。由于美標IFI標準一般都是2～3年就修訂一次，標準匯編約每十年修訂一次，因此不同版本的同內(nèi)容頁碼秩序均有一定變化，如：精制六角頭螺栓，第5版（78年版）的頁碼是A-10，第6版（88年版）頁碼則改為C-10，而第7版（98年版）頁碼則為C-12，因此接單必須要清楚標準的版本號，否則很易出現(xiàn)差錯。

⑵非標準件：凡不同于相關(guān)標準的緊固件均屬于非標件。非標件中包含了成形難度較大的異形件。當(dāng)一個企業(yè)能生產(chǎn)異形件時說明它的技術(shù)力量已經(jīng)有相當(dāng)?shù)膶嵙?，?dāng)前我們尚不具備這樣的技術(shù)力量。生產(chǎn)異形件要求從原材料開始（它對原材料原始組織和晶粒度都有一定要求）,然后是球化退火工藝,變形量的分配工序,變形件的設(shè)計,模具的設(shè)計制造和異形件的調(diào)試。（很重要，因很多變形設(shè)計和模具設(shè)計的不足都可以通過調(diào)整來給予解決）。

2. 緊固件的重要技術(shù)參數(shù)

   
   

3. 幾何尺寸中的重要技術(shù)參數(shù)

1.1螺紋精度：對螺紋件而言，螺紋精度是幾何尺寸中*重要的一個技術(shù)參數(shù)。當(dāng)前行業(yè)中規(guī)定以螺紋通止規(guī)來檢測螺紋精度，能滿足相應(yīng)精度通止要求的螺紋都屬于合格品，反之則不合格。

1.2對邊：無論外六角、內(nèi)六角還是其它幾何形狀的螺栓、螺母，只要存在對邊尺寸，它必定是一個重要尺寸，它直接影響使用工具能否順利扳擰。

1.3頭部厚度：螺栓頭部薄了，拉力實驗可能會拉脫頭部，厚了對企業(yè)制造用料加大。螺母薄了直接影響載荷試驗數(shù)據(jù)（因螺母的載荷與螺紋的嚙合面積有一定影響），厚了不經(jīng)濟。

1.4 螺栓長度：從經(jīng)濟的眼光應(yīng)該做到允許的*小值。

1.5空白徑：從經(jīng)濟的眼光應(yīng)該做到空白徑*細，*短，這樣可以節(jié)約很多原材料，這與工藝、模具設(shè)計有很大關(guān)系。

⒉ 機械性能

機械性能是螺栓螺母的一個重要性能指標，它是通過破壞性實驗來判斷每一批次的栓或母是否滿足相應(yīng)等級的機械性能指標，工藝的變化可以改變相同材料制作的栓或母的機械性能指標。如：冷鐓材料的改拔壓縮率；通過熱處理提高零件的機械性能。

3. 化學(xué)成份和熱處理硬度

3.1熱處理硬度大多數(shù)企業(yè)都忽略，只要拉力、載荷試驗合格，一般都不作為合格與否的判斷依據(jù)。

3.2美標螺栓螺母對材料化學(xué)成份要求多一點，原因在于美國的材料中含Mn量較高。因此我們在向美商供貨時必須向客戶提供替代材料的牌號，*好是經(jīng)對方確認，以免產(chǎn)生不必要的糾紛。

三、緊固件的機械性能標記

1.  GB/T 3098.1有一套完整的螺栓、螺母、螺釘?shù)臋C械性能等級標記制度，螺栓分為10個等級：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。

2. 數(shù)字等級的意義：標記中“.”前一組數(shù)字表示這一等級螺栓的公稱抗拉強度的百分之一，如：4.8中的4表示公稱抗拉強度為400N/mm²；8.8級中的8表示為公稱抗拉強度為800N/mm²；標記中“.”后一組數(shù)字代表這一性能等級的“屈強比”的10倍。“6”表示這一性能等級的屈強比為0.6；“8”則表示這一性能等級的屈強比為0.8；

屈強比=公稱屈服點（σ_s）/公稱抗拉強度（σ_b）

屈強比的高低表示螺栓（料）被強化的程度的高低，即表示了螺栓的物理性能。

3. 屈強比的提高方法：

對于鋼材，當(dāng)我們無論采用哪種方法對它強化時（冷作硬化或調(diào)質(zhì)），雖然屈服點和抗拉強度都有同時提高，但這兩個指標被強化的程度卻不同，屈服點的上升幅度比抗拉強度要高，因此強化的程度的增加，屈強比也會不斷提高。在緊固件制造中采用的冷作硬化和熱處理強化方式，其強化規(guī)律大致相同，只是淬火處理得到的強化可以使屈強比升得更高達0.9，其物理性能的表現(xiàn)為硬。

3. 屈強比的意義：

   
   

4. 4.1 可以用屈強比計算出該性能等級公稱屈服點，即σ_s=屈強比×公稱抗拉強度；

5. 4.2 可表明該性能等級是否受到強化的物理意義。

    屈強比為0.6級的螺栓表示未受到強化（或受到強化后需經(jīng)過軟化處理：如原材料冷拔    冷鐓    退火處理），這個屈強比級別的螺栓物理性能表現(xiàn)為較軟，它的機械性能應(yīng)和它的退火、正火狀態(tài)的原材料初始性能相一致（如3.6、4.6、5.6級的）。4.8、5.8、6.8級表示這種螺栓在加工時受到了加工硬化（冷拔  冷鐓），物理性能表現(xiàn)為較硬（不需熱處理就能達到）。而8.8級、10.9級和12.9級在冷作硬化后都需經(jīng)過熱處理強化（調(diào)質(zhì)處理），物理性能表現(xiàn)為硬，強度和屈服點更高，塑性較低，這種螺栓被稱為高強度螺栓。

⒌  等級與原材料的關(guān)系

3.6級螺栓：公稱抗拉強度為300N/mm²，公稱屈服點為180N/mm²，*小斷后伸長率為25%，正好是Q195或10號鋼用熱鐓工藝或車削工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能等級。

4.6級螺栓：公稱抗拉強度400N/mm²，公稱屈服點240N/mm²，*小斷后伸長率22%，正好是Q195鋼熱鐓工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能等級。

5.8級螺栓：只須用低碳鋼在制造中給予20%以上的冷變形就能得到（制5.8級時拉拔量*好大一點）。

6.8級螺栓：35號鋼經(jīng)冷作硬化就達到6.8級的抗拉強度600N/mm²和0.8的屈強比。

8.8級螺栓：須用中碳鋼如35、40鋼經(jīng)冷作硬化和熱處理（調(diào)質(zhì)）才能達到抗拉強度800N/mm²和0.8的屈強比。

⒍  碳鋼緊固件用材料

6.1 所謂碳鋼就是鋼材中有碳元素的含量存在，我們根據(jù)其存在的多少將碳鋼分為：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。

低碳鋼的含碳量：≤0.25%    如：10^＃、15^＃、Q235、Q195等；

中碳鋼的含碳量：0.25～0.45% 如：35^＃、45^＃、1032、1035等；

高碳鋼的含碳量：＞0.45%  不適宜制作緊固件。

6.2 合金鋼

由于碳元素含量越高材料塑性變形的情況越差，＞45%的高碳鋼根本無法制造緊固件，而中碳鋼如40K、S45C*高只能制造10.9級的螺栓。而且40K、S45C如果不進行良好的原材料退火工序，那么不僅給冷成型帶來很大難度，且模具壽命急劇降低。而在低中碳鋼中摻入合金元素后，不僅能保證較少碳元素，且經(jīng)冷變形熱加工后螺栓自然能達到較高的級別。在碳鋼中摻入合金元素后生成的鋼材料就叫合金鋼。冷鐓用合金鋼一般有：15Mn、15MnVB、20CrMo、35CrMo、40CrMo等。

上面我們基本上了解了碳鋼材料與強度等級的關(guān)系，實際上強度等級主要取決于制作緊固件用的原材料初始強度。如果我們用含碳量≤0.25%的低碳鋼去制造8.8級螺栓，那是做不到的。學(xué)習(xí)了上述基本知識，當(dāng)我們接單后就可以根據(jù)訂單準備必需的材料了。

4. 螺紋

⒈螺紋：是在形體的外表面或內(nèi)表面的截面上有均勻螺旋線的凸起的形狀實體。

⒉根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點和用途，螺紋可分為：

1. 普通螺紋：牙形為三角形，用于連接或緊固零件。普通螺紋按螺距分為：① 粗牙  ②細牙  兩種 。相比較這兩種螺紋除了具有共同點外，細牙螺紋連接強度更高，自鎖性更好。

2. 傳動螺紋：牙形有梯形、矩形、鋸齒形及三角形，如蝸輪蝸桿上的螺紋，鉆銑升降軸螺紋等。

3. 密封螺紋：靠內(nèi)外螺紋作用中徑互相咬合起到密封作用，以錐管螺紋為主。

我們這里主要介紹普通螺紋。

3.螺紋的公差等級：

a）美制螺紋的公差等級：

a-1）1A、1B（美制螺紋規(guī)定A為外螺紋，B為內(nèi)螺紋），這是一個非常松的公差等級配合。

a-2）2A、2B是美制螺紋系列機械緊固件規(guī)定*通用的螺紋公差等級，中等級。

a-3）3A、3B是緊密的公差等級，用于**性的關(guān)鍵連接和緊固中。

圖中我們可清楚看出：

1. 1A（B）內(nèi)外螺紋配合的公差帶較2A（B）寬，因此它們配合時較松，2A（B）又比3A（B）寬，因此在這三個等級中2A（B）屬中等。3A（B）不僅公差帶位置窄且外螺紋的中徑偏差上限已同基本中徑重合（與內(nèi)螺紋配合時為0間隙），因此我們稱它為緊密配合。

2. 同時內(nèi)螺紋（或外螺紋）1級的中徑公差帶位置較2級、3級的均寬（制造容易），而2級的又比3級的寬，因此3級的螺紋制造較難（螺紋坯徑公差小，模具壽命也較低）。

3. 從公差帶具體數(shù)字中，我們經(jīng)計算得出：1A級（或B級）公差較2A（或B）級大50%，較3A（B）級在75%。

b）公制螺紋的公差等級：

b-1）商用緊固件中外螺紋有3種等級：4h、6h、6g，內(nèi)螺紋有5H、6H、7H。

等級中：外螺紋等級由阿拉伯?dāng)?shù)字加小寫英文字母組成

  內(nèi)螺紋等級由阿拉伯?dāng)?shù)字加大寫英文字母組成。

  阿拉伯?dāng)?shù)字代表公差精度的級別，英文字母表示公差帶位置。

b-2）公差帶位置如圖：

1. 圖中我們可從公差帶位置和大小判斷內(nèi)外螺紋配合的松緊程度。

2. H是內(nèi)螺紋常用公差帶位置，一般用在不作表面鍍層或極薄的磷化膜為表面處理的內(nèi)螺紋，G位置用在特殊場合，如較厚的鍍層，一般很少用。

我廠采用商用緊固件常用的6H級內(nèi)螺紋公差帶制造螺母。

3. 外螺紋常用的公差帶位置為h、g、f、e，公差精度為4、5、6級，（內(nèi)螺紋有7級精度的）。我廠外螺紋鍍前6g，鍍后6H。

4. 公制螺栓螺母配合標準推薦使用6g/6H。

b-3）標記

無論螺栓螺母中的螺紋精度均以代號出現(xiàn)。

商用緊固件一般默認為：外螺紋鍍前6g，鍍后6h，內(nèi)螺紋為6H，因此訂單中不出現(xiàn)螺紋代號（除非另有要求）。

一個完整的螺栓代號

GB5783 M8×1×120-6g  左  粗牙時不標注螺距，右旋不標。

一個完整的螺母代號

GB6170 M10×1.25-6H  左   粗牙時不標注螺距，右旋不標。