De acordo com as estatísticas, existem cerca de 240 padrões comumente usados para produtos de peças padrão automotivas que foram lançados e implementados, abrangendo elementos de vedação de lúmen, fixadores de conexão de tubulação, arruelas, parafusos, porcas, parafusos, etc., dos quais 115 padrões estão relacionados para fixadores de metal, respondendo por cerca de 48 por cento. Com o desenvolvimento contínuo da indústria automobilística, a fim de conter o aumento dos custos de produção e gerenciamento causados pelo aumento do número de fixadores metálicos (doravante denominados fixadores automotivos), vários fabricantes de automóveis compararam e otimizaram os fixadores em quatro aspectos: estruturais elementos, materiais, tratamento térmico e tratamento de superfície. Este artigo discute isso.
1.1 parafusos
Para o conjunto de parafuso hexagonal mais arruela de pressão, quando a pré-carga do parafuso é baixa, o efeito antiafrouxamento é melhor. No entanto, como a arruela de pressão não é usada para peças importantes, os parafusos com arruelas de pressão são apertados principalmente com chaves pneumáticas com uma precisão de cerca de ± 40 por cento na produção. O torque de montagem e a dispersão da força axial são grandes. A arruela de pressão geralmente está achatada e ainda corre o risco de expandir o anel. O desempenho antiafrouxamento real do parafuso mais o conjunto da arruela de pressão é incontrolável, não pode atender aos requisitos de design do produto. Para parafusos de flange hexagonais, existem as seguintes vantagens.
① Sob a mesma especificação de rosca, a área de suporte do parafuso de flange hexagonal é maior que a do parafuso de cabeça hexagonal, o que pode dispersar melhor a pressão na superfície de suporte e evitar a deformação das partes conectadas;
② Sob o mesmo coeficiente de fricção, o efeito antiafrouxamento do parafuso do flange é obviamente melhor do que o do parafuso hexagonal;
③ Para evitar que o atrito entre a extremidade da luva e a peça conectada danifique a superfície da peça conectada, o parafuso flangeado é mais econômico do que o parafuso hexagonal com arruela chata.
Parafusos de flange hexagonal são preferidos, e parafusos de cabeça hexagonal, parafusos de cabeça hexagonal mais arruelas de pressão, parafusos de cabeça hexagonal mais arruelas de pressão e arruelas planas e parafusos de cabeça hexagonal mais arruelas planas são restritos.
1,2 parafusos
A forma de aparafusamento do parafuso é o aparafusamento interno. As formas de condução incluem hexágono interno, ranhura transversal e hexágono interno. Os tipos de cabeçote incluem cabeçote redondo, flange de cabeçote cilíndrico, cabeçote redondo plano, flange de cabeçote redondo plano, cabeçote plano, flange de cabeçote pan, cabeçote escareado e cabeçote semi escareado.
Como os requisitos de eficiência de montagem também estão melhorando constantemente, os parafusos Torx hexagonais são preferidos, as estruturas padrão são otimizadas e o uso de parafusos de soquete hexagonal e parafusos rebaixados cruzados é gradualmente limitado.
1,3 nozes
O efeito de uso da porca de flange hexagonal é o mesmo do parafuso de flange hexagonal. Se a estrutura permitir, a porca flangeada hexagonal é a preferida. Para peças com requisitos especiais anti-afrouxamento, devem ser consideradas porcas trava de torque efetivo, como todas as porcas trava metálicas e porcas insertas não metálicas. Como a contraporca toda em metal é travada pela deformação da rosca, ela não é adequada para as peças que são frequentemente desmontadas; A porca de bloqueio de inserção não metálica tem boa reutilização, mas de acordo com os requisitos padrão de fixadores, exceto para o motor, sua temperatura de aplicação é menor ou igual a 120 graus. Em particular, deve-se notar que a contraporca do tipo torque efetivo precisa superar o torque adicional causado pela deformação da porca ou inserções não metálicas durante a instalação, portanto, o torque precisa ser confirmado. A força de aperto pode não ser suficiente quando montada de acordo com o valor de torque da porca comum, e há risco de uso.
1,4 fio
Como a capacidade de suporte e a capacidade antiafrouxamento da rosca fina são maiores do que a da rosca grossa, a rosca fina deve ser selecionada o máximo possível ao selecionar fixadores rosqueados maiores, e a variedade de fixadores roscados também pode ser reduzida. Pode-se observar na tabela 1 que geralmente existem apenas dentes grossos abaixo de M12 e dentes finos acima de M12. Nas fixações roscadas de veículos comerciais, dentes grossos e finos coexistem acima de M12, e ainda há espaço para otimização.
1,5 arruela
A fim de melhorar a eficiência da montagem e reduzir o risco de falta e montagem incorreta, as juntas não podem existir sozinhas em princípio. As sugestões para o uso de várias juntas são as seguintes.
① A arruela plana é usada principalmente para melhorar o estado de contato, aumentar a área de rolamento e manter a estabilidade do coeficiente de atrito da superfície de suporte; ② A arruela de pressão usa elasticidade para gerar pré-carga axial, o que pode aliviar a atenuação da força axial. No entanto, uma vez que o desempenho antiafrouxamento é difícil de ser controlado de forma eficaz, o parafuso é fácil de suportar carga excêntrica e tem o risco de danos; ③ A arruela elástica em forma de dente tem dentes torcidos e tem alta dureza após o tratamento térmico. Durante a montagem, os dentes serão deformados elasticamente e parcialmente embutidos na superfície de suporte para formar um efeito de travamento. A arruela dentada deve ser usada com cuidado na parte de conexão.
tratamento da superfície
Os fixadores automotivos incluem parafusos, porcas e arruelas, a maioria dos quais deve passar por tratamento de superfície para protegê-los da corrosão, melhorar sua aparência ou alcançar certas funções especiais, como parafusos e fixadores mosquiteiros que controlam o torque de travamento. Por exemplo, consulte a Tabela 2 para o ambiente de serviço e os requisitos de resistência à corrosão de um fixador automotivo doméstico.
2.1 eletro galvanização
O melhor desempenho anticorrosivo é a passivação de zinco amarelo, seguida de passivação de zinco verde, passivação de zinco preto e passivação de zinco azul e branco. A resistência à corrosão do revestimento geral é de 8 μm. Passivação amarela tempo de ferrugem branca 72h, tempo de ferrugem vermelha 144H; Passivação preto e branco tempo de ferrugem branca 6h, tempo de ferrugem vermelha 72h.
Os três aspectos a seguir precisam ser observados na aplicação prática. Com o aumento gradual da proteção ambiental, o uso de passivação de cromo trivalente, revestimento de alumínio e zinco e outros métodos mais ecológicos para fixadores automotivos é a tendência no futuro; Fixadores automotivos com resistência à tração máxima superior a 1000MPa (equivalente ao valor de dureza de 33,5 HRC e 332 HV) devem ser submetidos a tratamento de acionamento por hidrogênio após o revestimento antes da passivação para reduzir o risco de fratura retardada; Se o filme de passivação de cromato for exposto ao ambiente acima de 70 graus por muito tempo, sua resistência à corrosão será danificada. Portanto, para áreas com alta temperatura ambiente, a passivação de zinco deve ser usada com cuidado.
2.2 revestimento de alumínio zinco
O revestimento de alumínio e zinco não apresenta fragilização por hidrogênio e atende aos requisitos de proteção ambiental. O tempo de ferrugem vermelha do teste de spray de sal neutro pode chegar a 720h. As cores do revestimento são preto e cinza. Adicionar lubrificante ao líquido de revestimento pode alterar o coeficiente de atrito. Parafusos de grau 10.9 e acima são os preferidos. Além disso, os seguintes aspectos também devem ser considerados ao usar. A força de adesão entre o revestimento de zinco-alumínio e o substrato não é tão forte quanto a do revestimento de zinco e há queda de pó durante o uso. Portanto, não pode ser usado dentro das peças da transmissão, e não é recomendado usar os parafusos que precisam ser desmontados repetidamente. Além disso, para parafusos e porcas de grande porte, o chapeamento de barril é fácil de produzir arranhões e saliências, reduzindo a resistência à corrosão, o que deve ser considerado na seleção; Para fixadores com requisitos de condutividade e fixadores com diâmetro nominal de rosca externa menor que M6 e rosca interna menor que M10, o revestimento de alumínio e zinco não deve ser usado para garantir o aparafusamento e a montagem normal.
2.3 liga de zinco níquel
Em comparação com o revestimento de zinco, a resistência à corrosão da liga de níquel de zinco foi muito melhorada e o mesmo revestimento 8 μ Após o tratamento de passivação e vedação, a superfície pode ficar livre de ferrugem branca por 240h e ferrugem vermelha por 1000h; Além disso, também atende aos requisitos de resistência a altas temperaturas. Como a liga de zinco níquel ainda apresenta uma leve tendência à fragilização por hidrogênio, a fim de reduzir o risco de qualidade de fixadores automotivos com resistência à tração superior a 1000MPa, verificações necessárias devem ser realizadas antes do uso.
2.4 chapeamento de cobre
O ponto de fusão do cobre é de cerca de 1083 graus. Em ambiente de alta temperatura, a fim de evitar a sinterização das peças roscadas, o revestimento de cobre é selecionado para tratamento de superfície, especialmente para fixadores de automóveis ao redor do coletor de escape do motor.
Materiais e tratamento térmico
Parafusos automotivos de alta resistência geralmente se referem a produtos de grau 8.8 ou superior, que não são apenas obrigados a ter alta resistência à tração e taxa de rendimento, mas também têm alto desempenho de impacto em baixa temperatura. Uma das dificuldades na fabricação também é o tratamento de têmpera e revenido de parafusos de alta resistência. Os aços Swrch35k, 10B21, 10b33, 35CrMo, 42CrMo ou 20MnTiB são selecionados como materiais, consulte a Tabela 3 para obter detalhes. Como todos sabemos, os resultados dos testes de desempenho mecânico de fixadores de alta resistência não são apenas os principais indicadores de qualidade do produto, mas também indicadores importantes relacionados à segurança. O principal problema dos aços swrch35k e 10B21 é a baixa temperabilidade. O controle efetivo do processo de têmpera e revenido de parafusos de alta resistência desempenha um papel vital nas propriedades mecânicas.
A fim de melhorar a qualidade do tratamento térmico dos parafusos de alta resistência de automóveis, o aço deve ser controlado a partir dos três aspectos a seguir. ① O controle do teor de carbono nos limites médio e superior pode não apenas melhorar a resistência e tenacidade do aço, mas também reduzir a tendência de segregação. ② Controlar o elemento de liga até o limite superior pode aumentar a temperabilidade e melhorar a resistência e tenacidade do aço. ③ Minimize o conteúdo de elementos residuais nocivos P e s para garantir a pureza do aço. Grau e material do fixador automotivo.
Uma das dificuldades no controle de qualidade é que as mudanças na estrutura interna e nas propriedades dos parafusos durante a têmpera e o revenido não podem ser monitoradas em tempo real. Antes de carregar, verifique cuidadosamente a marca na cabeça do parafuso para garantir que as informações dos parafusos a serem processados sejam precisas, não perdidas e identificáveis após o tratamento térmico. O processo de têmpera e aquecimento deve ser rigorosamente controlado, o potencial de carbono deve ser preciso e o tempo de têmpera de cada lote de parafusos deve ser registrado. Depois que o meio de têmpera é descarregado, a dureza da superfície da peça de trabalho deve ser testada. Os aços 10B21 e 20MnTiB devem ser maiores que 43hrc; Os aços Swrch35k, 45 e 10b33 devem ter mais de 48hrc. A microestrutura após a têmpera é martensita de agulha fina, que é avaliada de acordo com o grau de martensita JB / t9211-2008 de aço de médio carbono e aço estrutural de liga de médio carbono. A martensita de têmpera é de grau 3-5, atendendo aos requisitos técnicos; A uniformidade da dureza de têmpera da superfície e do núcleo não deve ser superior a 3HRC.