緊固件的定義及分類

緊固件，作為一類機(jī)械零件的統(tǒng)稱，其核心作用在于將兩個(gè)或多個(gè)零件（或構(gòu)件）緊密連接成一個(gè)整體。盡管緊固件尺寸小巧，但它在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用卻極為廣泛，幾乎遍布各個(gè)行業(yè)，成為大小機(jī)器設(shè)備不可或缺的組成部分，因而被譽(yù)為“工業(yè)之米”。

緊固件通�？煞譃槎鄠�(gè)類別，包括螺栓、螺母、螺柱、螺釘、自攻螺釘、木螺釘、墊圈、擋圈、銷、鉚釘以及緊固件組合件和連接副等。同時(shí)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，緊固件也可進(jìn)一步細(xì)分為螺紋類和非螺紋類。螺紋類緊固件如螺釘、螺母、螺栓和螺柱，通過(guò)其螺紋設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)零件的緊密連接；而非螺紋緊固件，如鉚釘、擋圈和墊圈等，則采用不同的緊固方式。

緊固件簡(jiǎn)圖（螺母類）

緊固件，作為機(jī)械領(lǐng)域中不可或缺的一環(huán)，其種類繁多，功能各異。在眾多緊固件中，螺母類占據(jù)著重要地位。它們通常與螺栓、螺柱等配合使用，通過(guò)其內(nèi)螺紋與外螺紋的相互咬合，實(shí)現(xiàn)零件的緊密連接與固定。螺母類的設(shè)計(jì)精巧，性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，為機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)行提供有力保障。

緊固件生產(chǎn)工藝——工藝路線篇

以普通六角螺栓為例，緊固件的工藝路線涵蓋了從原料選擇到成品出廠的多個(gè)環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)相互銜接，共同構(gòu)成了緊固件生產(chǎn)的完整流程。通過(guò)這些精細(xì)的工藝步驟，我們能夠生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的緊固件，為各行各業(yè)的機(jī)械連接需求提供堅(jiān)實(shí)支撐。

工藝說(shuō)明

在緊固件生產(chǎn)過(guò)程中，材料驗(yàn)收是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。生產(chǎn)廠家在購(gòu)入鋼材后，必須對(duì)其進(jìn)行一系列的檢測(cè)，以確保其符合生產(chǎn)需求。這些驗(yàn)收項(xiàng)目通常包括尺寸規(guī)格的仔細(xì)核查，以及通過(guò)光譜分析、比色法等方法對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行詳盡的檢驗(yàn)。
3、仔細(xì)檢查鋼材表面是否有明顯的軋制缺陷，如折疊或裂紋等。
4、利用金相顯微鏡深入探查材料內(nèi)部組織，確認(rèn)是否存在成分偏析、組織缺陷以及表面脫碳情況是否達(dá)標(biāo)。
5、對(duì)鋼材的冷變形性能進(jìn)行驗(yàn)收，通常通過(guò)冷頂鍛試驗(yàn)來(lái)完成。

接下來(lái)，我們來(lái)看看材料改制的一般流程，以盤(pán)圓為例：
采用機(jī)械彎曲的方式，使線材表面堅(jiān)硬的氧化皮自然剝落；隨后，在冷鐓線材的改制過(guò)程中，通常采用球化退火的方法。其目的是優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，降低硬度，增強(qiáng)塑性，從而確保冷鐓過(guò)程中線材不會(huì)開(kāi)裂。
材料改制中的磷化與皂化工藝

磷化，作為一種化學(xué)處理方法，旨在鋼毛坯表面形成一層磷酸鹽薄膜。這層薄膜的厚度通常控制在10-15微米范圍內(nèi)，其摩擦系數(shù)約為0.05。磷化的主要作用是在變形金屬材料與模具之間充當(dāng)金屬隔離墊層，從而防止金屬與工具的直接接觸，減少表面摩擦，進(jìn)而降低模具的磨損和擦傷，延長(zhǎng)模具的使用壽命。

而皂化工藝，則是利用硬質(zhì)酸鈉或肥皂作為潤(rùn)滑劑，促使磷化層中的磷酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬脂酸鋅，進(jìn)而提升潤(rùn)滑效果。其工藝流程包括除油、冷水洗、熱水洗、酸洗、再次冷水洗、熱水洗、磷化、再次冷水洗、熱水洗、中和、皂化以及干燥等多個(gè)步驟。
磷化與皂化工藝的進(jìn)一步探討
在金屬加工領(lǐng)域，磷化與皂化是兩個(gè)重要的工藝環(huán)節(jié)。磷化處理旨在為鋼毛坯表面構(gòu)建一層磷酸鹽薄膜，旨在金屬與模具之間形成隔離層，減少摩擦，延長(zhǎng)模具壽命。而皂化工藝，則是在磷化的基礎(chǔ)上，利用硬質(zhì)酸鈉或肥皂進(jìn)一步優(yōu)化潤(rùn)滑效果，提升加工效率。

緊固件生產(chǎn)工藝探討

在金屬加工領(lǐng)域，冷鐓是一種重要的工藝方法。它是指在室溫下，通過(guò)壓力機(jī)的作用，將坯料置于上下模之間，施加壓力使其在軸向壓縮和徑向擴(kuò)展，從而完成金屬的壓力加工。這一過(guò)程遵循金屬塑性成形的基本原理。

冷鐓工藝具有顯著的特點(diǎn)：首先，它能夠節(jié)約材料并提高生產(chǎn)效率，因?yàn)槔溏吺且环N少?gòu)U料或無(wú)廢料的加工方式，每分鐘可生產(chǎn)80-250件產(chǎn)品；其次，雖然加工壓力大，但冷鐓工藝能顯著提高零件的機(jī)械性能，這得益于加工硬化和金屬坯料的內(nèi)部流線組織；最后，冷鐓工藝能夠獲得良好的表面粗糙度和尺寸精度，其表面粗糙度可達(dá)Ra3.2~Ra1.6，這主要?dú)w功于成型模具的表面粗糙度和制作精度。

在螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件及其他異形件的生產(chǎn)過(guò)程中，冷鐓工藝并非單獨(dú)使用。通常，它還需要與擠壓、延伸、沖裁等工藝相結(jié)合。對(duì)于整改工件的加工，不計(jì)冷拔（屬于延伸工藝），一般可分為分離工序和成形工序兩大類。
分離工序示意圖
在金屬加工過(guò)程中，除了冷鐓工藝外，還存在另一類重要的工序——分離工序。這一工序涉及到工件的切割、沖裁等操作，旨在將金屬坯料按照特定形狀和尺寸進(jìn)行分離，從而得到所需的零件。分離工序的精確度和效率，直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

成形工序示意圖

在金屬加工的流程中，成形工序占據(jù)著舉足輕重的地位。它涵蓋了諸如鍛造、擠壓、軋制等工藝，這些工藝共同作用，使金屬坯料得以塑形，最終成為符合設(shè)計(jì)要求的零件。成形工序的精細(xì)程度，對(duì)產(chǎn)品的最終形態(tài)和性能有著決定性的影響。

成形工序中的關(guān)鍵設(shè)備

在金屬加工的成形工序中，涉及到的設(shè)備種類繁多，每一種設(shè)備都扮演著不可或缺的角色。這些設(shè)備通過(guò)各自獨(dú)特的工作原理和性能，共同助力金屬坯料的塑形，確保最終產(chǎn)品能夠精準(zhǔn)地滿足設(shè)計(jì)要求。

典型零件工藝舉例

（一）六角頭螺栓的成型工藝

1、四模四沖工藝流程：
下料 → 頭部預(yù)成型 → 光沖成型及下模倒角 → 桿部縮徑 → 六角切削 → 螺紋搓制
2、三模三沖工藝流程：
下料 → 頭部預(yù)成型 → 光沖成型及下�？s徑倒角 → 六角切削 → 螺紋搓制

在六角頭螺栓的成型過(guò)程中，除了上述提到的四模四沖工藝，還存在另一種常見(jiàn)的三模三沖工藝。這種工藝流程包括下料、頭部預(yù)成型、光沖成型及下模縮徑倒角、六角切削以及螺紋搓制等步驟。這兩種工藝各有特點(diǎn)，選擇哪種工藝主要取決于生產(chǎn)需求和材料特性。
（二）六角頭法蘭面螺栓的成型工藝
1、擠切工藝流程：
下料 → 頭部預(yù)成型 → 光沖成型及下模倒角 → 擠切六角法蘭面 → 去除飛邊 → 螺紋搓制

這種擠切工藝被廣泛應(yīng)用于六角頭法蘭面螺栓的生產(chǎn)中。它涵蓋了從原材料的下料開(kāi)始，到頭部預(yù)成型、光沖成型及下模倒角，再到擠切出六角法蘭面、去除飛邊，最后進(jìn)行螺紋搓制的完整流程。這種工藝的選用，同樣需要綜合考慮生產(chǎn)需求和材料特性。
2、縮擠工藝流程：
下料 → 頭部預(yù)成型 → 光沖外接圓成型 → 縮擠六角頭 → 鐓擠六角頭法蘭面 → 搓螺紋

縮擠工藝也是六角頭法蘭面螺栓生產(chǎn)中的一種重要方法。它同樣始于原材料的下料，隨后經(jīng)過(guò)頭部預(yù)成型、光沖外接圓成型，再通過(guò)縮擠和鐓擠的方式形成六角頭和法蘭面，最后進(jìn)行螺紋搓制，從而完成整個(gè)螺栓的成型。這種工藝的選擇同樣需要依據(jù)生產(chǎn)需求和材料特性來(lái)綜合考慮。
（三）十字槽法蘭面螺栓的成型工藝
首先，從原材料開(kāi)始下料，接著進(jìn)行頭部預(yù)成型，然后通過(guò)光沖成型，最后進(jìn)行螺紋搓制，從而完成十字槽法蘭面螺栓的整個(gè)成型過(guò)程。
（四）內(nèi)六角圓柱頭螺栓的成型工藝
內(nèi)六角圓柱頭螺栓的成型工藝包括下料、頭部預(yù)成型、頭部成型以及沖內(nèi)六角孔和桿部縮徑等步驟。這些工藝環(huán)節(jié)相互銜接，共同構(gòu)成了內(nèi)六角圓柱頭螺栓的完整制造流程。
（四）六角螺母的成型工藝

六角螺母的成型工藝流程包括下料、整形、鐓球、壓六方、沖孔以及攻絲等多個(gè)步驟。這些工藝環(huán)節(jié)的順暢進(jìn)行，共同打造出六角螺母的堅(jiān)固與耐用。
（四）螺紋的加工
1、概述

在大量生產(chǎn)螺栓、螺釘時(shí)，滾壓法是常用的螺紋加工工藝。這種方法不僅生產(chǎn)效率高，還能提升產(chǎn)品的強(qiáng)度和精度，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。

2、螺紋加工方法

ⅰ. 搓絲

通過(guò)專用的搓絲機(jī)，借助兩塊搓絲板來(lái)滾壓成型螺紋。

ⅱ. 滾絲

使用專為滾絲設(shè)計(jì)的機(jī)器，借助兩個(gè)或三個(gè)滾絲輪來(lái)滾壓螺紋。滾絲機(jī)分為兩輪和三輪兩種類型。

ⅲ. 車削加工

在車床上，利用專用車刀對(duì)內(nèi)螺紋和外螺紋進(jìn)行車削。

ⅳ. 內(nèi)螺紋加工

借助專用攻絲機(jī)，通過(guò)絲錐來(lái)加工內(nèi)螺紋。

3、螺紋坯徑計(jì)算

螺紋坯徑的計(jì)算公式為：d坯 = d2min + （0.33T ~ 0.75T），其中d2min代表螺紋中徑的最小值，而T代表中徑公差。通過(guò)這個(gè)公式，可以精確地計(jì)算出螺紋的坯徑。
p搓絲與滾絲的比較
1、滾絲機(jī)適用于加工精度較高且直徑較大的螺栓。
2、盡管搓絲機(jī)的生產(chǎn)效率高于滾絲機(jī)，但其精度相對(duì)較低。
3、行星式滾絲機(jī)的生產(chǎn)效率極高，但因其弧形絲板制造困難，所以精度相對(duì)較低，且存在熱處理后變形的風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致滾絲時(shí)出現(xiàn)一面滑動(dòng)一面轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。

緊固件生產(chǎn)工藝 之

材料篇

冷鐓常用材料包括：

1、低碳鋼：如JIS日標(biāo)SWRCH6A、SWRCH8A等，以及SAE美標(biāo)1008、1010等。
2、中碳鋼：例如JIS日標(biāo)SWRCH35K、SWRCH40K等，還有SAE美標(biāo)1035、1040等。
3、合金鋼：包括JIS日標(biāo)SWRCH18A、SWRCH22A等，以及SAE美標(biāo)10B21、10B33等。

緊固件生產(chǎn)工藝 之 表面處理篇

p常用的表面處理方式包括：

    （后續(xù)內(nèi)容根據(jù)實(shí)際情況續(xù)寫(xiě)）

p電鍍鋅工藝

ⅰ. 電鍍定義及分類
電鍍，簡(jiǎn)而言之，是通過(guò)電解作用在制件表面形成一層均勻、致密且結(jié)合良好的金屬或合金沉積層。在眾多金屬中，鋅因其價(jià)格親民且易于鍍覆的特性，常被用作低值防蝕電鍍層，廣泛應(yīng)用于保護(hù)鋼鐵件，特別是抵御大氣腐蝕，同時(shí)兼具裝飾作用。電鍍鋅工藝主要分為氰化物鍍鋅、氯化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅和硫酸鹽鍍鋅四類，其中，我司及溫州地區(qū)多采用氯化物鍍鋅。

ⅱ. 一般工藝流程
電鍍鋅的一般工藝流程包括脫脂、熱水洗滌、冷流水沖洗、強(qiáng)腐蝕處理、再次冷流水沖洗、弱腐蝕、進(jìn)一步冷流水沖洗、中和處理、電解鍍（或化學(xué)鍍）、最終冷流水沖洗以及鍍后處理等多個(gè)步驟。

ⅲ. 工藝照片（此處可附上相關(guān)工藝流程的照片，以更直觀地展示各步驟情況）
p鈍化處理中的差異

ⅰ. 膜的特性
在鈍化過(guò)程中，鉻酸鹽起到關(guān)鍵作用。其不溶于水，卻構(gòu)成了膜的主要骨架，賦予了膜高強(qiáng)度與化學(xué)穩(wěn)定性。相比之下，其他可溶性成分在膜中扮演著填充角色。特別是在潮濕環(huán)境中，即使零件表面被劃傷，這些可溶性成分也能與水反應(yīng)生成鉻酸鹽，進(jìn)而促進(jìn)劃傷處的自我修復(fù)，即所謂的“自愈能力”。

ⅱ. 環(huán)保性
值得注意的是，三價(jià)鉻離子的毒性遠(yuǎn)低于六價(jià)鉻離子，僅為后者的約百分之一，因此被視為環(huán)保型鈍化劑。
p氫脆現(xiàn)象
在緊固件的生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是在鍍前處理和隨后的電鍍環(huán)節(jié)，緊固件表面會(huì)吸收氫原子。這些氫原子隨后被沉積的金屬鍍層所俘獲。當(dāng)緊固件受到擰緊作用時(shí)，這些氫原子會(huì)向應(yīng)力集中區(qū)域轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致局部壓力升高，甚至超過(guò)基體金屬的強(qiáng)度極限，從而引發(fā)微小的表面破裂。破裂后，氫原子更加活躍，迅速滲入新形成的裂紋中，如此循環(huán)往復(fù)，直至緊固件最終破裂。這一過(guò)程通常在緊固件首次承受應(yīng)力后的幾小時(shí)內(nèi)發(fā)生。

為了消除氫脆的影響，通常會(huì)采用除氫工藝。該工藝涉及將緊固件加熱至190-230°C的溫度范圍，并持續(xù)4-24小時(shí)。最佳的除氫時(shí)機(jī)是在電鍍后1小時(shí)內(nèi)，且在鉻酸鹽處理之前進(jìn)行。

p達(dá)克羅工藝

達(dá)克羅（DACROMET）是一種新型的防腐涂料技術(shù)，以其獨(dú)特的涂覆工藝著稱。它融合了鋅粉、鋁粉、鉻酸和去離子水等關(guān)鍵成分，為工件提供持久的保護(hù)。其涂覆流程包括工件除油、除銹（拋丸）、浸涂或噴涂、甩干、預(yù)烘、燒結(jié)、冷卻以及檢驗(yàn)和包裝等環(huán)節(jié)。通過(guò)這一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚵鞒�，達(dá)克羅技術(shù)能夠?yàn)楣ぜ�打造出一層�?jiān)固且耐久的防腐層。
p工藝流程照片
緊接上文，我們繼續(xù)展示緊固件生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的照片。這些照片清晰地展現(xiàn)了從鍍前處理到電鍍，再到除氫工藝的每一個(gè)細(xì)節(jié)，幫助讀者更直觀地了解緊固件的生產(chǎn)流程。同時(shí)，我們也提供了達(dá)克羅工藝的流程照片，包括除油、除銹、浸涂、甩干等關(guān)鍵步驟，以展示這一獨(dú)特防腐涂料技術(shù)的全方位應(yīng)用。

緊固件生產(chǎn)工藝 之 表面處理篇

磷化工藝

ⅰ. 定義

磷化處理，即通過(guò)化學(xué)方法在鋼毛坯表面形成一層磷酸鹽薄膜。這層薄膜的厚度通常在10-15微米之間，摩擦系數(shù)約為0.05。其主要目的是為基體金屬提供保護(hù)，防止其被腐蝕，同時(shí)提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力，并在金屬冷加工中起減摩潤(rùn)滑作用。

ⅱ. 分類

磷化工藝根據(jù)其使用性能的不同，可分為防銹磷化、耐磨減膜潤(rùn)滑磷化和漆前磷化三類。同時(shí)，根據(jù)磷化膜體系的不同，又可分為鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系和非晶相鐵系六大類。

ⅲ. 工藝過(guò)程

磷化前的緊固件需要先經(jīng)過(guò)除油除銹處理，然后依次進(jìn)行水清洗、表面調(diào)整活化、磷化、再次水清洗、鉻酸鹽處理、烘干和涂油脂等步驟。

發(fā)黑工藝

ⅰ. 原理

發(fā)黑處理是通過(guò)將緊固件置于氫氧化鈉和亞硝酸鈉的氧化劑溶液中加熱氧化，使金屬緊固件表面生成一層帶有磁性的四氧化三鐵薄膜。這層薄膜的厚度通常在0.6-0.8微米之間，呈黑色或藍(lán)黑色，旨在提高緊固件的美觀和光澤度，同時(shí)降低淬火過(guò)程的應(yīng)力。

ⅱ. 工藝過(guò)程

發(fā)黑處理需要經(jīng)過(guò)裝架、沸堿水溶液去油、水清洗、鹽酸溶液去銹、再次水清洗、沸水加熱氧化、水清洗、皂化、再次水清洗、自干、浸熱油、控油、檢驗(yàn)和入庫(kù)等步驟。

緊固件裝配工藝 之

螺紋擰緊技術(shù)篇

擰緊的概念

在緊固件裝配中，采用螺栓連接的目的在于使兩被連接體緊密貼合，并能承受一定的動(dòng)載荷。為了確保被連接零件的可靠連接和正常工作，需要在擰緊后產(chǎn)生足夠的軸向預(yù)緊力。這也就是擰緊過(guò)程中所追求的軸向拉應(yīng)力。

擰緊過(guò)程中各量的變化
在螺栓擰緊的過(guò)程中，整體的受力狀況表現(xiàn)為螺栓受到拉伸力，而連接件則受到壓縮力。然而，在具體的受力過(guò)程中，不同階段的受力大小是有所差異的。大致可以劃分為以下幾個(gè)階段來(lái)詳細(xì)探討：
在螺栓擰緊的初期，由于螺栓尚未與連接件緊密接觸（即未靠座），因此壓緊力F為零。然而，由于摩擦力的存在，扭矩T會(huì)維持在一個(gè)相對(duì)較小的水平。一旦螺栓靠座（達(dá)到Z點(diǎn)），真正的擰緊過(guò)程便開(kāi)始，此時(shí)壓緊力F和扭矩T會(huì)隨著轉(zhuǎn)角A的增大而迅速上升。當(dāng)螺栓達(dá)到其屈服點(diǎn)時(shí)，由于塑性變形的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)角繼續(xù)增加，但壓緊力和扭矩的增加卻變得緩慢，甚至可能保持不變。若繼續(xù)過(guò)度擰緊，力矩T和壓緊力F將逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致螺栓斷裂。
p螺栓擰緊方法

1. 扭矩控制法
   當(dāng)擰緊力矩達(dá)到預(yù)設(shè)的控制值時(shí)，即刻停止擰緊。此方法的預(yù)緊力準(zhǔn)確度為±25%。

2. 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法（TA）
   首先將螺栓擰至一個(gè)較小的扭矩，然后在此基礎(chǔ)上再擰轉(zhuǎn)一個(gè)特定的角度。此法的預(yù)緊力準(zhǔn)確度為±15%。其優(yōu)點(diǎn)在于，摩擦阻力僅影響轉(zhuǎn)角的起始點(diǎn)，對(duì)螺栓軸向預(yù)緊力的影響則被消除。

3. 屈服點(diǎn)控制法（TG）
   通過(guò)連續(xù)計(jì)算和判斷擰緊扭矩/轉(zhuǎn)角曲線的斜率來(lái)確定屈服點(diǎn)。當(dāng)斜率降至最大值的一半左右時(shí)，即認(rèn)為已達(dá)到屈服點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)立即停止擰緊。此法的預(yù)緊力準(zhǔn)確度在±8%以內(nèi)。但需注意，屈服點(diǎn)擰緊法可能引發(fā)螺紋脫口，這可能與擰緊應(yīng)力接近保證應(yīng)力以及淬硬芯棒與螺栓測(cè)試螺母的脫口強(qiáng)度差異有關(guān)。