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你设计的焊接螺母用对了吗?

你设计的焊接螺母用对了吗?

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  焊接螺母在别的行业中应用相对较少,别的行业能够使用比较厚的钢板设计,可以直接加工成内螺纹孔的形式。正是由于焊接螺母在汽车行业应用较广,但是,相关的国家标准,汽车行业标准对这个焊接螺母定义的又不是很完美、很恰当,所以,往往大家设计,现场装配时候出现这样那样的问题,特别是螺纹出现滑牙的情况经常发生。

  最近在螺丝君的微信群里面也展开了很多的讨论,发现对这个焊接螺母的设计选用开发问题,有必要通过你自己的经验心得分享出来,与大家共同讨论,以便在以后的焊接螺母选型时候合理的应用,防止设计问题。

  焊接螺母主要的标准有:焊接方螺母,焊接六角螺母,汽车安全带用焊接螺母,焊接圆螺母,焊接六角凸缘锁紧螺母,焊接六角凸缘螺母(焊接法兰面螺母),T型焊接螺母等标准,标准号分别为:Q371B,Q370D,Q369,Q368,Q366,Q364,JISB1196等。

  设计时候必须要格外注意有些焊接螺母的标准保证载荷要求,与相应等级螺母的保证载荷GB/T3098.2规定要求差不少,与8级的螺母保证载荷要求还要低,就别说是与10.9级的螺栓进行匹配使用了。

  例如焊接方螺母标准Q371B是常用的焊接方螺母设计选用的型号,以M10焊接螺母规格为例,标准中要求的保证载荷是44.8KN,而GB/T3098.2标准8级螺母的保证载荷要求是50.5KN,所以,标准中焊接螺母的要求是介于6级和8级螺母的标准螺母保证载荷之间。

  我们再看看GB/T3098.1标准8.8级螺栓的最小拉断载荷的要求是46.4KN。由此可见,标准中焊接螺母的保证载荷要求,与8.8级螺栓匹配都是易产生问题的,更别说是与10.9级的螺栓进行匹配了。

  这种设计在以前主要是采用扭矩法拧紧的时代是还可以勉强接受的,但是现在汽车行业慢慢的变多采用扭矩扭矩转角法拧紧到屈服以上,这样就会出现即使采用与8.8级的螺栓匹配也会出现螺栓的轴力达到最小断裂载荷的程度,所以就会出现拧紧时候焊接螺母滑牙的情况。

  另外,还有一个情况必须要格外注意,焊接螺母目前都是冷镦出来的,一般冷镦会出现冷变形强化的情况,但是,在焊接后往往由于焊接热量的输入会某些特定的程度上降低焊接螺母的强度,从而使焊接螺母焊接后的强度降低一些,保证载荷会会降低,这样焊接后的保证载荷就会难以达到所需要的保证载荷要求。

  关于焊接后强度会会降低的问题,只是理论上的分析,暂时还没有试验数据的支撑,希望有条件的同行可以有效的进行分析,或者已经测试过,把有关数据分享出来看看实际的结果与理论分析是否一致。

  有些人会提出疑问,我们都是按照这一个标准来开发的为什么基本上也没发生问题呢?这一点不要沾沾自喜,首先是采用扭矩法拧紧相对来说预紧力比较低,按照现在标准中的保证载荷强度要求也基本能确保不会滑牙,若使用扭矩转角法拧紧就需要非常注意了。

  另一个方面虽然你是按照标准中要求进行开发的,如果供应商水平比较高,或者有这方面的经验,一般会增加一个调质热处理工序,这样就是同样的焊接螺母厚度情况下,保证载荷能够达到10级正常螺母标准的保证载荷要求,所以,在装车过程中没再次出现问题。

  对于法兰面焊接螺母标准的保证载荷已经安装相应等级的GB/T3098.2标准正常螺母的保证载荷要求。同样由于法兰面焊接螺母的接触面更大,在扭矩转角法拧紧时候,或者被连接件材料强度比较低的情况下不会产生压溃行为,所以,可以优选选用法兰面焊接螺母。

  也有说法,推荐优选选用法兰面焊接螺母的原因是,由于焊接方螺母是四个凸焊点,而法兰面焊接螺母是三个凸焊点,这样三点形成一个平面,在焊接时候更容易保证焊接后的平行度要求。例如M10的法兰面焊接螺母保证载荷是60.3KN了,完全与标准gb/t3098.2要求一致了。必须要格外注意的是,法兰面焊接螺母的高度是约为1.3倍的螺纹公称直径,如果从焊接方螺母更改成法兰面焊接螺母的时候必须要格外注意螺栓的长度变化。

  总结,螺栓螺母匹配的设计原则是螺母的强度至少要求与相同等级的螺栓性能等级匹配,能要求采用更高等级的螺母来匹配低等级的螺栓,这样保证装配时候不会滑牙。例如8级的螺母,能够匹配的螺栓最高等级是8.8级。

  另外,需要强调的一点是,对于采用全金属锁紧螺母等设计,一般要求与同等级的螺栓匹配,不建议采用降低等级的要求设计。例如,10级全金属锁紧螺母,最好还是不要与8.8级螺栓配合使用。

  对于螺栓螺母配对设计的基本要求,由于螺栓的断裂是突然发生的,非常容易发现;而螺栓,螺母的螺纹滑牙是可能会缓慢发生不容易发现,所以,螺栓螺母连接中常见的3中失效形式:螺栓断裂,螺栓螺纹滑牙,螺母螺纹滑牙,我们设计时候希望或者要求发生的失效形式是在有可能超拧的情况下,螺栓螺母出现的失效形式是螺栓的断裂失效,而不能是螺栓,螺母的滑牙失效。

  以上就是介绍了螺栓螺母设计时候的匹配问题,有问题你们可以在螺丝君后台留言讨论。

  下一次我们讨论一下焊接螺母常用的材料以及怎么样才能做到更高等级,并从理论计算分析为什么像大众汽车标准提出来焊接螺母应该采用更高等级要求的依据。

  另外,对安全带焊接螺母的保证载荷标准中要求能否满足与8.8级或10.9级螺栓匹配的要求,若需要满足于8.8级,10.9级螺栓匹配的话,安全带焊接螺母的保证载荷应该达到多少合适,我们将会在后续的与之相类似的文章中进行讨论,以便作为一个系列的分享介绍。

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