锌铝涂层紧固件螺纹精度设计与检验.docx

锌铝涂层紧固件螺纹精度设计与检验锌铝涂层，以其优良的耐腐性能、耐高温性能，以及环保性、过程无氢脆风险等特点，被广泛应用于风电、核电、机车、汽车等行业的紧固件。但因受涂料和加工工艺特性的影响，涂覆后的螺纹精度保证和验收检验合格率，一直是行业中争议最多的质量问题点。今天,螺丝君从实际制造和验收检验过程出发，阐述了如何在制造中控制涂覆前螺纹精度，同时，对螺纹通止规验收检验的方法提出建议，仅供同行人员参考。本文内容，也适用于锌倍涂层和镀层的紧固件。一、螺纹精度的设计1.1 螺纹公差带螺纹公差带是由其相对于基本牙型的位置和大小组成的（图1）,其中T为公差；ES和日为内螺纹上下偏差；es和ei为外螺纹上下偏差。图工1.1.1 螺纹公差等级GB197标准对内螺纹的中径和小径规定了5个公差等级，对外螺纹的中径规定了7个公差等级,对大径规定了3个公差等级（见表1）。内螺纹中校（D2）4、5、6、7、8小径（顶径）（）外螺纹中径（d2）3、4、5、6、7、8、9ft（顶径）（d）4、6、8表1：螺纹公差等级表中各公差等级中，3级最高，9级最低，6级为基本级，最为常用。1.1.2 螺纹公差带位置螺纹公差带位置由基本偏差决定确定，GB197标准规定外螺纹的上偏差es和内螺纹下偏差日为基本偏差。其中对内螺纹规定了G和H基本偏差，对外螺纹规定了e、f、g、h四种基本偏差。H和h的基本偏差为零，G基本偏差为正值，e、f、g的基本偏差为负值。1.2 螺纹精度的设计螺纹配合精度与螺纹公差带位置及旋合长度有很大的关系，旋合长度越长，螺距累计误差越大，旋合越困难。因此在螺纹配合精度设计时，要充分考虑公差带大小和螺纹旋合长短对旋合性的影响。1.2.1 旋合长度设计GB197标准按螺纹直径和螺距，将旋合长度分为三组：短组（三）、中等组（N）和长组（1.）,以满足紧固件不同使用的场合要求。常规情况下，应将螺纹旋合长度设计在中等组的尺寸范围内，其尺寸可由：（0.5-1.5）XM（M为螺纹公称直径）计算得出。1.2.2 公差带设计公差带设计主要是依据螺纹表面涂镀层厚度以及螺纹副之间要求的配合间隙进行设计的。（1）、公差带精度GB197标准根据紧固件使用场合，将螺纹公差精度等级分为以下三级：精密级：用于精密螺纹；中等级：用于一般用途的螺纹，制造较为经济；粗糙级：用于精度要求不高，制造螺纹较为困难的场合，如深盲孔内螺纹。（2）、公差带设计选用原则a）为了精简螺纹加工刀具的规格种类，保证制造的经济性，设计时，公差带优先按表2和表3推荐进行选用,同时其极限偏差值需符合GB2516标准规定。b）依据螺纹公差精度（精密、中等、粗糙）和旋合长度组别（S、N、1.）确定公差带。c）如设计时，不知道旋合长度，一般按中等组别设计螺纹公差-444-'巾'O公理精度公差带位置G公差带位就HSN1.SN1.精率4H5H6H中等(SG)6G(7G)511611711mm(7G)(8G)7H8H表2内螺纹推荐公差带公差精度公差带位置e公差带位置f公差带位置R公差带位置hSN1.SN1.SN1.SN1.精密(4g)(3h4h)4h(SMh)中等6e(7c6c)6(5g6g)6g<7g6g)(5h6h)6h(7h6h)(8e)(9c8c)8g(9g8g)表3外螺纹推荐公差带根据选用原则及推荐的公差带，选用顺序为:优先设计选用表2和表3中的粗字体公差带,次选用一般字体公差带,最后是括号内公差带。粗黑框内的粗字体公差带，适用于大批量制造的螺纹紧固件。1.2.3 螺纹配合精度设计为了保证螺纹副旋合性，且螺纹有足够的连接强度，标准推荐螺纹配合精度一般常设计为H/g、H/h、G/h三种。其中H/g和G/h两种配合具有一定的旋合间隙，适合于大批量生产制造的螺纹紧固件。在拧紧速度高的情况下或温度在450下工况使用的螺纹副，设计选用H/g配合。温度在450°C以上工况使用的螺纹副，选用H/e配合。对于锌铝涂层保护膜的螺纹，镀前可按GB197标准设计选用适合的螺纹公差带，涂镀后螺纹的实际轮廓上的任何点均不应超过H、h确定的最大实体牙型。二、锌铝涂层涂覆前螺纹精度的设计螺纹紧固件产品图纸上标注的螺纹精度等级，是指产品涂镀后的。作为终端客户，验收检验是按照设计图纸要求进行检验的。为了确保锌铝涂层涂覆后螺纹精度符合要求，就必须合理设计产品涂覆前的螺纹精度。锌铝涂层厚度的确定的原则：在满足耐腐性能的要求下，依据涂层厚度不能超过1/4螺纹基本公差原则进行确定。2.1锌铝涂层厚度与盐雾试验的关系涂层厚度是指锌铝涂层介质涂覆在紧固件表面的厚度。厚度越厚,耐腐性能越高，盐雾试验时间也越长。一般螺纹紧固件的涂层厚度有5um、6um、8Rm、IOUm、12m五种，最常用的是5Um、8m>12Um三种。表4中所列的是银灰色锌铝涂层厚度与中性盐雾试验的关系及适用的工作环境，盐雾试验数据来源于国外常用的涂液厂商。涂层厚度(m)中性盐雾试验时间白锈（三）红锈（三）572240大气环境腐蚀紧固件。M4480大气环境腐蚀用的紧固件。824°720大气环境腐蚀腐性能较高的10240100O大气腐蚀情况的紧固件。122401300大/(腐蚀环境能极高的紧固说明：1)表中涂层厚度是指最小涂层厚度；2)白锈是指涂层表面出现腐蚀而生成白色腐蚀初3)红锈是指产品机体出现腐蚀而生成红的腐蚀物表4银灰色锌铝涂层厚度与中性盐雾试验的关系及适用的工况2.2锌铝涂层厚度与螺纹公差带及螺距的关系外螺纹、内螺纹各公差带所容纳的最大涂层厚度，参见表5和表6,在设计紧固件涂覆前的螺纹精度时，可作为参考。螺距P(mm)公差带g公差带f基本偏差涂层厚度基本偏差涂层厚0.8-246-3891-266-40101.25-287-42101.5-328-45111.75-348-48122-389-52132.5-4210-58143-4812-63153.5-5313-70174-6015-7518说明：1）表中涂层厚度为最大，单位口叱2）涂层厚度的理论上限是在各自螺纹公差的上限的表5：公制外螺纹公差带理论最大涂层厚度（摘自ISO4042）螺距P(1111n)公差带G基本偏差涂层厚度0.8+2461+2661.25+281.5+3281.75÷3482+3882.5+42103+48123.5+53134÷6015说明：1）表中涂层厚度为最大，单位珈；2）涂层厚度的理论上限是在各自螺纹公差的上限的螺纹尺寸基础上计算的。表6：公制内螺纹公差带理论最大涂层厚度（摘自ISO4042）2.3涂覆前螺纹精度设计对于锌铝涂层螺纹紧固件来说，为了保证涂覆后螺纹精度及旋合性符合要求，涂覆前精度设计一般按以下原则进行设计：依据涂覆后螺纹精度、螺距大小，以及设计的涂层厚度，参考表5和表6,设计涂覆前螺纹精度，而精度等级涂覆前后一致。一般涂层厚度W8Um时，外螺纹可选择f公差带，内螺纹选择H公差带。81ImV涂层厚度W12um时，外螺纹可选择e公差带，内螺纹选择G公差带。表7是锌铝涂层涂覆前后的精度对照，可作为制造设计时参考。螺距P(mm)平均涂层厚度（m）涂覆后螺纹粘度081.2576h6g1.5PIO6h6g表7：公制外螺纹涂覆前后精度对照表在合理设计涂覆前螺纹精度前提下，还需严格控制涂液粘度及涂覆离心甩干的时间，以确保涂层厚度控制在设计范围内。三、锌铝涂层螺纹精度的验收检验螺纹精度的验收检验，一般用符合GB3934标准的螺纹量规（通止规）进行综合测量。当通规顺利通过，止规能止住，既判为合格，反之则不合格。3.1 螺纹综合量规使用规则螺纹通规使用规则：与螺纹旋合能顺利通过。螺纹止规使用规则：与螺纹不应完全旋合通过，但允许部分旋合进入,旋合量需小于2P（P为螺距）3.2 螺纹验收综合量规精度选择在GB197和ISo4042标准中规定，涂覆后的螺纹，实际轮廓上的任何点不应超越公差位置H或h所规定的最大实体牙型。3.2.1 锌铝涂层涂覆后的螺纹，应采用H或h螺纹综合量规进行验收检测，如用6H螺纹通规检查内螺纹，用6h螺纹通规检查外螺纹。内外螺纹止规均采用涂覆前毛坯螺纹精度对应的止规。3.3 螺纹精度验收检验的方法3.3.1 检测涂覆后的螺纹时，若手旋通规不通，可施加一定的扭矩。GB5267.2和ISo4042标准规定，可按照：从螺纹末端开始Id长度的最大扭矩为0.001d3(Nm)是可以接受的。当测量已涂覆的螺母时,最大扭矩为0.001D3(Nm)是可以接受的。各规格螺纹允许施加的最大扭矩值详见表8。公制螺纹公称直径d/D(mm)最大测量扭矩(Nm)50.1360.2280.51101.0121.7142.7164.1185.820822112414说明：1)表中d/D是指外螺纹和内螺纹公称立柱：2)表中未涉及螺2可用0.OOld3或0.O(HD3计算圆整到两位有效数字即可。表8：公制螺纹通规测量最大扭矩3.3.2为了对验收检验成本的控制及提高检验效率，对涂覆后螺纹综合量规通规不通的紧固件,制造方和终端客户可以双方协商，按以下检测方法进行复检：33.2.1检测方法1）对于外螺纹：可用合适的螺母作为检测工具，替代螺纹环规。用螺母检测时，顺畅通过，可判定合格。2）对于内螺母：可用合适的螺杆作为检测工具，替代螺纹塞规，顺畅通过，可判定合格。3.3.2.2适配检测工具技术要求1）检测外螺纹用适配螺母技术要求螺纹精度：与待检测外螺纹一致，公差带H,硬度HRC4045,表面处理：镀锌，锌层厚度58Um。2）检测内螺纹用适配螺杆技术要求螺纹精度：与待检测内螺纹一致，公差带g,硬度HRC4045,表面处理：镀锌，锌层厚度710um0