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标准与技术

钢丝螺套紧固连接

发布时间:2018-11-08   来源:GAF螺丝君  

  近几年新能源汽车市场的发展成井喷状持续增高,各大汽车生产厂现如今都想在新能源汽车领域占得一席之地,虽当下新能源汽车正如火如荼的发展,但真正实现量产的车企相对来说还是占少数,很大一部分企业处于PPT阶段。

  新能源汽车的发展取材于传统汽车制造业所打下的制造基础,但是新型的新能源汽车毕竟不同于传统汽车的制造工艺,所以很多地方并不可以完全借鉴传统汽车制造工艺。

  新能源汽车采用电能驱动,续航里程是决定是否可以面向社会重要指标,在当下电池革命的推动下,新能源汽车的续航里程已经有了很大的改观,但是这依然不是极致,所以除电池的发展之外,车身轻量化也是各个汽车产品制造厂都在攻克的难题,传统钢制车身在更改车身设计结构的情况下可以相对减轻汽车总重,但由于钢材质的本身情况,这种减重并不能达到十分可观的收益。

  在满足车身前度要求下寻求新型轻质材料就成了重中之重,所以全铝或者钢铝混合新能源汽车车身就孕育而生,其实早在上世纪奥迪便已经开始了全铝车身的开发,它的ASF空间框架被用于A8、R8等车体上,给我们印象最深的当属2010年的D4版的奥迪A8,车身用铝率高达90%左右。

  而国内自主品牌大规模使用铝制车身起步相对较晚,全铝车身的设计开发需要考虑的一个至关重要的问题便是连接,和传统的钢制车身不同,众所周知铝材料相比于钢较软,很多钢制车身的连接技术并不适用于铝制车身,因此很多铝材料的连接技术由此诞生。

  一、钢丝螺套连接

  今天给大家介绍一种应用于铝制车身的连接技术---钢丝螺套连接。

  钢丝螺套又名螺纹丝套,简称丝套。是为保护有色金属螺纹孔而发展的嵌入物,适用于螺纹连接。旋入并紧固在被连接件之一的螺纹孔中,形成标准内螺纹,螺栓(或螺钉)再拧入其中。

  以冷轧不锈钢线制造成螺旋状内外同心体螺纹线圈,横切面呈菱形,形状类似于螺旋弹簧,具有较高的硬度及较好的表面粗糙度。

  安装钢丝螺套使用专用的丝锥及安装工具攻丝和安装,螺套装于螺孔或螺母中,有减轻螺纹牙受力不均和抗冲击振动的作用,可以提高螺纹的疲劳强度,减少螺纹的磨损和抗腐蚀性能,延长螺孔寿命。

  二、 性能与用途

  钢丝螺套的性能

  钢丝螺套是一种新型的连接紧固技术,在螺钉连接时可有效地改善连接条件,大大提高螺钉连接的可靠性,其优点如下:

  1、钢丝螺套应用在各种低强度材料中,能在很大程度上提高螺钉连接的耐磨损性能,避免连接螺纹的损坏。

  2、因钢丝螺套有一定弹性,可使螺纹各圈上的负载分布比较均匀,消除螺钉与螺孔之间的螺距和牙型偏差,并能吸收振动,因而提高了螺纹的连接强度和耐疲劳强度。

  3、锁紧型钢丝螺套能把螺钉锁紧在螺纹孔中,在经受冲击振动时使螺钉不至于松扣,比通常锁紧装置的工艺性能好。

  4、与镶嵌钢质或铜制衬套方法相比,在同样强度条件下,可选用尺寸较小,强度较高的螺钉,这样可缩小体积,减轻重量。

  5、钢丝螺套的硬度比螺钉高,因此在与螺钉连接装拆过程中磨损小,可反复使用。据有关试验研究,钢丝螺套抗拉强度是螺钉的7倍以上,因此在螺钉断裂情况下钢丝螺套也不会损坏。

  钢丝螺套的用途

  1、增强连接强度、改善连接条件。钢丝螺套选入铝、镁等低强度材料,可避免滑丝、错牙现象,并获得优良的连接性能。

  2、耐磨损。用于经常拆卸的部位,可大大提高螺纹的使用寿命。

  3、增大受力面。用于要求有强度连接力而不能增加螺孔直径的部位。

  4、防松脱。特别是用于航天器等产品要求高保险系数的场合。

  5、便于维修。将损坏的螺孔装入钢丝螺套,修复后可以继续使用,避免工件报损的可能。

        三、分类

  钢丝螺套和普通螺母的螺纹的机制基本相同,旋转方向有左旋和右旋之分,螺套也和螺栓一样有镀银、镀镉、着色、氧化等镀层,成分材料分三种:

  1、Cr-Ni不锈钢材料:通常情况下使用,在轻微型结构、铝合金结构、海水、含氯液体、增加抗腐蚀性下使用。

  2、铜合金材料:在要求用铜的情况下或经常调节转动的螺纹连接时使用;在要求用于导电或自润滑等情况时使用。

  3、高温合金材料:温度在500--750℃时耐热使用;对宇航装配技术、飞机发动机、内燃机涡轮压气机在750℃内作业时使用。相较于螺杆的不同在于有的钢丝螺套拥有安装柄,方便螺套的安装。

  普通型螺纹有安装柄钢丝套(Helicoil Free-Running Inserts) 标记"FR"

  锁紧型螺纹丝套(Helicoil Screw Lock Inserts) 标记"SL"

  四、钢丝螺套的安装

  安装钢丝螺套需使用钢丝螺套专用工具,主要包括钢丝螺套专用丝锥、钢丝螺套安装扳手、冲断器、卸套器和钢丝螺套内螺纹底孔塞规。

  其中,丝锥用于加工钢丝螺套的安装螺纹底孔,安装扳手用于钢丝螺套的安装,冲断器用于安装尾柄的冲断,卸套器用于螺套的拆卸,底孔塞规用于安装底孔的检验。

  1.钻孔

  根据不同的规格选用相对应的标准钻头钻孔 , 钻孔深度大于或等于钢丝螺套安装深度;注意不要将孔钻成锥形 , 切屑不要掉入。钻孔后锪孔不应超过 0.4 螺距深度 , 因为锪孔过大不利于钢丝螺套的旋入。

  2.攻丝

  使用标有规定螺纹规格的钢丝螺套专用丝锥攻丝 , 攻丝的长度必须超过钢丝螺套长度 , 对于通孔 , 要全部攻丝 ; 攻丝的精度决定最终标准内螺孔的公差带 , 使用者要适当地选择攻丝方法和润滑 , 盲孔攻丝要适当用力 , 以防折断丝锥。

  攻丝后 , 螺纹孔应清理 , 一般用压缩空气喷枪吹 , 盲孔时还应使用带径向孔的长喷枪自下而上清理 , 也可以用清洗的方法清理螺纹孔。螺纹孔精度高时 , 应用专用钢丝螺套底孔塞规进行检查。

  3.安装

  在一般情况下应用手工安装器进行钢丝螺套安装。钢丝螺套放入安装工具内 , 使安装柄嵌入导杆槽内转动安装工具手柄使钢丝螺套旋入螺孔 , 并使其距表面留有 0.25-0.75 圈空螺纹。

  少量安装钢丝螺套时和 M14×2 以上粗牙钢丝螺套安装时可采用 "T "型开槽或螺纹头简易工具安装 , 并注意不要在钢丝螺套安装柄上施加较大的轴向力以防 " 乱扣 " 。钢丝螺套安装后 , 为检查所形成的标准内螺纹孔精度等级 , 可用相应的级别塞规检验。

  4.去柄

  对有折断槽的钢丝螺套,旋入螺孔后应将安装柄去除,需用去柄工具。

  通孔时 , 要将钢丝螺套安装柄折断 , 一般用冲断器对准安装柄 , 用 200g 左右的榔头猛打一下即可去除 , 对于 M18×2.5 以上的粗牙钢丝螺套和 M14×1.25 以上的细牙钢丝螺套 , 用尖嘴钳上下弯曲安装柄就能折断。然后将断下来的安装柄从螺孔中取出即可。

  注意:若用自动冲断器只需用自动冲断器的冲头对安入底孔的钢丝螺套适当用力一按便可冲断安装柄。

  5.拆卸

  将拆卸器的尖端部分伸进丝套孔里,用力按住手柄,反时针方向旋转,即可将钢丝螺套卸下来。

  钢丝螺套安装后,螺纹孔公差带取决于钢丝螺套型面制造公差和钢丝螺套安装孔螺纹公差带,前者由钢丝螺套生产厂家控制,后者主要取决于钢丝螺套安装孔的攻丝精度,通常形成6H级,精度高时可达5H、4H级公差带,统一螺纹标准为2B、3B。可使用相应级别塞规对底孔螺纹进行检测。

  紧锁圈结构                        丝套装入螺孔图

  五、优点

  钢丝螺套作为一种螺套紧固件,其预装后的内螺纹与普通螺纹相比,具有明显的优势:

  1、延长使用寿命: 由于钢丝螺套是不锈钢材料,具有较高硬度,使较软的基件螺纹寿命增加几十到几百倍;增加了其强度,也避免了脱扣,乱扣现象的发生。

  2、增强螺纹连接强度: 应用于铝镁等软低强度合金材料,能有效增强螺纹的连接强度,铝型材的普通内螺纹,其最大的抗拉强度为1394N,而预装钢丝螺套的内螺纹,其最小抗拉强度可达2100 N。

  3、增大受力面: 可用于要求有强连接而又不能增加螺孔直径的薄体机件。

  4、改善连接条件,增加螺纹连接的承载力和抗疲劳强度: 由于钢丝螺套是弹性紧固件,使用钢丝螺套可以消除螺钉与螺孔之间的螺距和牙型偏差,使载荷均匀分布,从而提高了螺纹连接的承载能力和抗疲劳强度。

  5、防锈死: 钢丝螺套材料本身的特性和其表面极光滑,在潮湿、腐蚀等恶劣环境中使用,不会使配合的基体锈死,避免了因螺纹孔锈死无法拆卸而更换昂贵基体的损失。可用于化工、航空、军事设备等要求高保险系数的场合。

  6、耐磨、耐热、耐腐蚀: 由于钢丝螺套表面光洁度极高,能有效的减少内外螺纹间的摩擦力,其材料本身更是具备了耐高温,耐腐蚀的特性。可用于经常拆卸、安装的机件和经常旋动的螺孔内,延长其使用寿命。

  7、抗震、防松脱: 锁紧型螺套的特殊构造在强烈的震动和冲击环境中能将螺钉锁紧于螺孔中,不会松脱,其锁紧性能优于其他锁紧装置。可用于仪器仪表、精密贵重的动力设备、以及航天、航空、军事设备等要求高保险系数的场合。

  8、便于维修: 在出现螺纹加工错误或对己损坏的内螺纹修复时,使用钢丝螺套可使基体起死回生,并可以使用原来的螺钉,既快速又经济。简单举例,如柴油机机体、纺织专件、各种铝机件、车床刀台等会因一个螺孔损坏而报废,只要将其重新攻丝,安装螺套,废件即起死回生。

  9、转换: 利用钢丝螺套进行公制←→英制←→国际标准螺纹孔的转换,非常方便、快捷、经济、实用,适用于任何进、出口产品。

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