Según las estadísticas, hay alrededor de 240 estándares de uso común para productos de piezas estándar de automóviles que se han lanzado e implementado, que cubren elementos de sellado de lumen, sujetadores de conexión de tuberías, arandelas, tornillos, tuercas, pernos, etc., de los cuales 115 estándares están relacionados. a sujetadores de metal, que representan alrededor del 48 por ciento. Con el desarrollo continuo de la industria del automóvil, con el fin de frenar el aumento de los costes de producción y gestión provocados por el creciente número de elementos de fijación metálicos (en lo sucesivo, elementos de fijación para automóviles), varios fabricantes de automóviles han comparado y optimizado los elementos de fijación desde cuatro aspectos: estructural elementos, materiales, tratamiento térmico y tratamiento superficial. Este documento discute esto.
1.1 pernos
Para el conjunto de perno hexagonal más arandela elástica, cuando la precarga del perno es baja, el efecto anti-aflojamiento es mejor. Sin embargo, dado que la arandela de resorte no se usa para piezas importantes, los pernos con arandelas de resorte se aprietan principalmente con llaves neumáticas con una precisión de aproximadamente ± 40 por ciento en producción. El par de montaje y la dispersión de la fuerza axial son grandes. La arandela elástica se encuentra a menudo en un estado aplanado, e incluso existe el riesgo de expandir el anillo. El rendimiento real contra el aflojamiento del conjunto de perno más arandela de resorte es incontrolable, no puede cumplir con los requisitos de diseño del producto. Para los pernos de brida hexagonal, existen las siguientes ventajas.
① Bajo la misma especificación de rosca, el área de soporte del perno de brida hexagonal es más grande que la del perno de cabeza hexagonal, lo que puede dispersar mejor la presión sobre la superficie de soporte y evitar la deformación de las partes conectadas;
② Con el mismo coeficiente de fricción, el efecto antipérdida del perno de brida es obviamente mejor que el del perno hexagonal;
③ Para evitar que la fricción entre el extremo del manguito y la parte conectada dañe la superficie de la parte conectada, el perno con brida es más económico que el conjunto de perno hexagonal con arandela plana.
Se prefieren los pernos de brida hexagonal, y los pernos de cabeza hexagonal, pernos de cabeza hexagonal más arandelas elásticas, pernos de cabeza hexagonal más arandelas elásticas más arandelas planas y pernos de cabeza hexagonal más arandelas planas están restringidos.
1,2 tornillos
La forma de atornillado del tornillo es atornillado interno. Las formas de conducción incluyen hexágono interno, ranura transversal y hexágono interno. Los tipos de cabeza incluyen cabeza redonda, brida de cabeza cilíndrica, cabeza redonda plana, brida de cabeza redonda plana, cabeza plana, brida de cabeza plana, cabeza avellanada y cabeza semi avellanada.
Dado que los requisitos para la eficiencia del montaje también mejoran constantemente, se prefieren los tornillos Torx hexagonales, se optimizan las estructuras estándar y se limita gradualmente el uso de tornillos con hexágono interior y tornillos con ranura en cruz.
1.3 nueces
El efecto de uso de la tuerca con reborde hexagonal es el mismo que el del perno con reborde hexagonal. Si la estructura lo permite, se prefiere la tuerca con reborde hexagonal. Para las piezas con requisitos especiales contra el aflojamiento, se deben considerar las tuercas de seguridad con torque efectivo, como todas las tuercas de seguridad metálicas y las tuercas de seguridad con inserto no metálico. Debido a que la contratuerca totalmente metálica se bloquea por la deformación de la rosca, no es adecuada para las piezas que se desmontan con frecuencia; La contratuerca de inserción no metálica tiene una buena reutilización, pero de acuerdo con los requisitos estándar de los sujetadores, a excepción del motor, su temperatura de aplicación es inferior o igual a 120 grados. En particular, debe tenerse en cuenta que la contratuerca de tipo torque efectivo debe superar el torque adicional causado por la deformación de la tuerca o los insertos no metálicos durante la instalación, por lo que se debe confirmar el torque. La fuerza de sujeción puede no ser suficiente cuando se ensambla de acuerdo con el valor de torque de la tuerca ordinaria, y existe el riesgo de uso.
1,4 hilo
Debido a que la capacidad de carga y la capacidad anti-aflojamiento de la rosca fina son más altas que las de la rosca gruesa, la rosca fina debe seleccionarse tanto como sea posible cuando se seleccionan sujetadores roscados más grandes, y también se puede reducir la variedad de sujetadores roscados. Puede verse en la tabla 1 que, por lo general, solo hay dientes gruesos por debajo de M12 y dientes finos por encima de M12. En las fijaciones roscadas de los vehículos comerciales coexisten dientes gruesos y finos por encima de M12, y todavía hay margen para la optimización.
1.5 arandela
Con el fin de mejorar la eficiencia del ensamblaje y reducir el riesgo de que falte un ensamblaje incorrecto, en principio no se permite que las juntas existan solas. Las sugerencias para el uso de varias juntas son las siguientes.
① La arandela plana se utiliza principalmente para mejorar el estado de contacto, aumentar el área de apoyo y mantener la estabilidad del coeficiente de fricción de la superficie de apoyo; ② La arandela de resorte usa elasticidad para generar una precarga axial, lo que puede aliviar la atenuación de la fuerza axial. Sin embargo, dado que el rendimiento anti-aflojamiento es difícil de controlar de manera efectiva, el perno es fácil de soportar la carga excéntrica y tiene riesgo de daño; ③ La arandela elástica con forma de diente tiene dientes torcidos y tiene una alta dureza después del tratamiento térmico. Durante el montaje, los dientes se deformarán elásticamente y se incrustarán parcialmente en la superficie de apoyo para formar un efecto de bloqueo. La arandela en forma de diente debe usarse con precaución en la parte de conexión.
tratamiento de superficies
Los sujetadores automotrices incluyen pernos, tuercas y arandelas, la mayoría de los cuales deben someterse a un tratamiento de superficie para protegerlos de la corrosión, mejorar su apariencia o lograr ciertas funciones especiales, como sujetadores de tornillos y mosquitos que controlan el par de bloqueo. Por ejemplo, consulte la Tabla 2 para conocer los requisitos de resistencia a la corrosión y entorno de servicio de un sujetador de automóvil doméstico.
2.1 electro galvanizado
El mejor rendimiento anticorrosivo es la pasivación con amarillo de zinc, seguida de la pasivación con verde de zinc, la pasivación con negro de zinc y la pasivación con blanco azul de zinc. La resistencia a la corrosión del revestimiento general es de 8 μm. Tiempo de óxido blanco de pasivación amarilla 72h, tiempo de óxido rojo 144H; Pasivación en blanco y negro tiempo de óxido blanco 6h, tiempo de óxido rojo 72h.
Es necesario prestar atención a los siguientes tres aspectos en la aplicación práctica. Con el endurecimiento gradual de la protección ambiental, la tendencia en el futuro es el uso de pasivación de cromo trivalente, recubrimiento de zinc y aluminio y otros métodos más ecológicos para sujetadores automotrices; Los sujetadores automotrices con una resistencia a la tracción máxima superior a 1000 MPa (equivalente a un valor de dureza de 33,5 HRC y 332 HV) deben someterse a un tratamiento de impulsión de hidrógeno después del recubrimiento antes de la pasivación para reducir el riesgo de fractura retardada; Si la película de pasivación de cromato se expone al ambiente por encima de los 70 grados durante mucho tiempo, su resistencia a la corrosión se dañará. Por lo tanto, para áreas con temperatura ambiente alta, la pasivación de zinc debe usarse con precaución.
2.2 revestimiento de zinc y aluminio
El revestimiento de zinc y aluminio no se fragiliza por hidrógeno y cumple con los requisitos de protección ambiental. El tiempo de oxidación roja de la prueba de niebla salina neutra puede alcanzar las 720 horas. Los colores del revestimiento son negro y gris. Agregar lubricante al líquido de recubrimiento puede cambiar el coeficiente de fricción. Se prefieren pernos de grado 10.9 y superiores. Además, los siguientes aspectos también deben tenerse en cuenta al utilizar. La fuerza de adhesión entre el revestimiento de zinc y aluminio y el sustrato no es tan fuerte como la del revestimiento de zinc, y cae polvo durante el uso. Por lo tanto, no se puede usar dentro de las partes de la transmisión y no se recomienda usar los pernos que deben desmontarse repetidamente. Además, para pernos y tuercas de gran tamaño, el revestimiento del barril es fácil de producir rayones y golpes, lo que reduce la resistencia a la corrosión, lo que debe tenerse en cuenta al seleccionar; Para sujetadores con requisitos de conductividad y sujetadores con diámetro nominal de rosca externa inferior a M6 y rosca interna inferior a M10, no se debe usar revestimiento de zinc aluminio para garantizar el atornillado y el ensamblaje normal.
2.3 aleación de zinc-níquel
En comparación con el revestimiento de zinc, la resistencia a la corrosión de la aleación de zinc y níquel ha mejorado mucho, y el mismo revestimiento de 8 μ Después del tratamiento de pasivación y sellado, la superficie puede estar libre de óxido blanco durante 240 h y óxido rojo durante 1000 h; Además, también cumple con los requisitos de resistencia a altas temperaturas. Dado que la aleación de zinc-níquel todavía tiene una ligera tendencia a la fragilización por hidrógeno, para reducir el riesgo de calidad de los sujetadores de automóviles con una resistencia a la tracción superior a 1000MPa, se debe realizar la verificación necesaria antes de su uso.
2.4 revestimiento de cobre
El punto de fusión del cobre es de aproximadamente 1083 grados. En entornos de alta temperatura, para evitar la sinterización de las piezas roscadas, se selecciona el recubrimiento de cobre para el tratamiento de la superficie, especialmente para los sujetadores de automóviles alrededor del colector de escape del motor.
Materiales y tratamiento térmico
Los pernos de alta resistencia para automóviles generalmente se refieren a productos de grado 8.8 o superior, que no solo requieren una alta resistencia a la tracción y una relación de rendimiento, sino que también tienen un alto rendimiento de impacto a baja temperatura. Una de las dificultades en la fabricación es también el tratamiento de temple y revenido de los tornillos de alta resistencia. Los materiales seleccionados son acero Swrch35k, 10B21, 10b33, 35CrMo, 42CrMo o 20MnTiB; consulte la Tabla 3 para obtener más detalles. Como todos sabemos, los resultados de las pruebas de rendimiento mecánico de los sujetadores de alta resistencia no solo son indicadores clave de calidad del producto, sino también indicadores importantes relacionados con la seguridad. El principal problema de los aceros swrch35k y 10B21 es la escasa templabilidad. El control efectivo del proceso de templado y revenido de pernos de alta resistencia juega un papel vital en las propiedades mecánicas.
Para mejorar la calidad del tratamiento térmico de los pernos de alta resistencia para automóviles, el acero debe controlarse desde los siguientes tres aspectos. ① El control del contenido de carbono en los límites medio y superior no solo puede mejorar la resistencia y tenacidad del acero, sino también reducir la tendencia a la segregación. ② Controlar el elemento de aleación hasta el límite superior puede aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia y tenacidad del acero. ③ Minimice el contenido de elementos residuales nocivos P y s para garantizar la pureza del acero. Grado y material de sujetadores de automóviles.
Una de las dificultades en el control de calidad es que los cambios en la estructura interna y las propiedades de los pernos durante el templado y el revenido no pueden monitorearse en tiempo real. Antes de cargar, verifique cuidadosamente la marca en la cabeza del perno para asegurarse de que la información de los pernos que se procesarán sea precisa, no se pierda y sea identificable después del tratamiento térmico. El proceso de enfriamiento y calentamiento se controlará estrictamente, el potencial de carbono será preciso y se registrará el tiempo de enfriamiento de cada lote de pernos. Después de descargar el medio de enfriamiento, se probará la dureza de la superficie de la pieza de trabajo. El acero 10B21 y 20MnTiB será superior a 43hrc; El acero Swrch35k, 45 y 10b33 debe ser más de 48hrc. La microestructura después del enfriamiento es martensita de aguja fina, que se evalúa según el grado de martensita JB / t9211-2008 de acero al carbono medio y acero estructural de aleación al carbono medio. La martensita de temple es de grado 3-5, cumpliendo los requisitos técnicos; La uniformidad de la dureza de enfriamiento de la superficie y el núcleo no debe ser superior a 3HRC.