Secondo le statistiche, ci sono circa 240 standard comunemente usati per i prodotti di parti standard automobilistiche che sono stati rilasciati e implementati, coprendo elementi di tenuta del lume, elementi di fissaggio per connessioni di tubazioni, rondelle, viti, dadi, bulloni, ecc., di cui 115 standard sono correlati agli elementi di fissaggio in metallo, pari a circa il 48%. Con il continuo sviluppo dell'industria automobilistica, al fine di frenare l'aumento dei costi di produzione e gestione causato dal crescente numero di elementi di fissaggio metallici (di seguito denominati elementi di fissaggio per auto), diverse case automobilistiche hanno confrontato e ottimizzato gli elementi di fissaggio sotto quattro aspetti: strutturale elementi, materiali, trattamenti termici e trattamenti superficiali. Questo documento ne discute.
1.1 bulloni
Per il gruppo bullone esagonale più rondella elastica, quando il precarico del bullone è basso, l'effetto antiallentamento è migliore. Tuttavia, poiché la rondella elastica non viene utilizzata per parti importanti, i bulloni con rondelle elastiche vengono serrati principalmente con chiavi pneumatiche con una precisione di circa ± 40 percento in produzione. La coppia di assemblaggio e la dispersione della forza assiale sono elevate. La rondella elastica è spesso in uno stato appiattito e rischia persino di espandere l'anello. L'effettiva prestazione anti-allentamento del gruppo bullone più rondella elastica è incontrollabile, non può soddisfare i requisiti di progettazione del prodotto. Per i bulloni flangiati esagonali, ci sono i seguenti vantaggi.
① Con la stessa specifica della filettatura, l'area di supporto del bullone a flangia esagonale è maggiore di quella del bullone a testa esagonale, che può disperdere meglio la pressione sulla superficie di supporto ed evitare la deformazione delle parti collegate;
② A parità di coefficiente di attrito, l'effetto anti-allentamento del bullone flangiato è ovviamente migliore di quello del bullone esagonale;
③ Per evitare che l'attrito tra l'estremità del manicotto e la parte collegata danneggi la superficie della parte collegata, il bullone flangiato è più economico dell'assieme bullone esagonale con rondella piana.
I bulloni a flangia esagonale sono preferiti e i bulloni a testa esagonale, i bulloni a testa esagonale più rondelle elastiche, i bulloni a testa esagonale più rondelle elastiche più rondelle piatte e i bulloni a testa esagonale più rondelle piatte sono limitati.
1.2 viti
La forma di avvitamento della vite è l'avvitamento interno. Le forme di guida includono esagono interno, scanalatura trasversale ed esagono interno. I tipi di testa includono testa tonda, flangia testa cilindrica, testa tonda piatta, flangia testa tonda piatta, testa piatta, flangia testa piatta, testa svasata e testa semi svasata.
Poiché anche i requisiti per l'efficienza di assemblaggio sono in costante miglioramento, vengono preferite le viti Torx esagonali, le strutture standard vengono ottimizzate e l'uso di viti con esagono incassato e viti con impronta a croce viene gradualmente limitato.
1,3 noci
L'effetto d'uso del dado flangiato esagonale è lo stesso di quello del bullone flangiato esagonale. Se la struttura lo consente, è preferibile il dado flangiato esagonale. Per le parti con speciali requisiti anti-allentamento, devono essere presi in considerazione dadi di bloccaggio a coppia efficace, come tutti i controdadi metallici e controdadi con inserti non metallici. Poiché il controdado interamente in metallo è bloccato dalla deformazione della filettatura, non è adatto per le parti che vengono spesso smontate; Il controdado dell'inserto non metallico ha una buona riutilizzabilità, ma secondo i requisiti standard degli elementi di fissaggio, ad eccezione del motore, la sua temperatura di applicazione è inferiore o uguale a 120 gradi. In particolare, va notato che la ghiera di bloccaggio del tipo a coppia effettiva deve superare la coppia aggiuntiva causata dalla deformazione del dado o da inserti non metallici durante l'installazione, quindi la coppia deve essere confermata. La forza di serraggio potrebbe non essere sufficiente se assemblata in base al valore di coppia del normale dado e sussiste il rischio di utilizzo.
Filo 1.4
Poiché la capacità portante e la capacità anti-allentamento della filettatura fine sono superiori a quella della filettatura grossa, la filettatura fine dovrebbe essere selezionata il più possibile quando si selezionano elementi di fissaggio filettati più grandi e anche la varietà di elementi di fissaggio filettati può essere ridotta. Si può vedere dalla tabella 1 che generalmente ci sono solo denti grossolani sotto M12 e denti fini sopra M12. Negli elementi di fissaggio filettati dei veicoli commerciali, sopra M12 coesistono denti grossolani e fini, e c'è ancora spazio per l'ottimizzazione.
Rondella 1,5
Al fine di migliorare l'efficienza dell'assemblaggio e ridurre il rischio di assemblaggi mancanti ed errati, in linea di principio le guarnizioni non possono esistere da sole. Suggerimenti per l'uso di varie guarnizioni sono i seguenti.
① La rondella piatta viene utilizzata principalmente per migliorare lo stato di contatto, aumentare l'area del cuscinetto e mantenere la stabilità del coefficiente di attrito della superficie di supporto; ② La rondella elastica utilizza l'elasticità per generare precarico assiale, che può alleviare l'attenuazione della forza assiale. Tuttavia, poiché le prestazioni anti-allentamento sono difficili da controllare efficacemente, il bullone è facile da sopportare carico eccentrico e presenta il rischio di danneggiamento; ③ La rondella elastica a forma di dente ha denti ritorti e ha un'elevata durezza dopo il trattamento termico. Durante il montaggio, i denti verranno deformati elasticamente e parzialmente annegati nel piano di appoggio per formare un effetto di bloccaggio. La rondella a forma di dente deve essere utilizzata con cautela nella parte di connessione.
trattamento della superficie
Gli elementi di fissaggio automobilistici includono bulloni, dadi e rondelle, la maggior parte dei quali deve subire un trattamento superficiale per proteggerli dalla corrosione, migliorarne l'aspetto o ottenere determinate funzioni speciali, come viti e dispositivi di fissaggio a zanzariera che controllano la coppia di bloccaggio. Ad esempio, vedere la Tabella 2 per l'ambiente di servizio e i requisiti di resistenza alla corrosione di un dispositivo di fissaggio per automobili domestico.
2.1 elettrozincatura
La migliore prestazione anticorrosiva è la passivazione giallo zinco, seguita dalla passivazione verde zinco, dalla passivazione nero zinco e dalla passivazione bianco blu zinco. La resistenza alla corrosione del rivestimento generale è di 8 μm. Passivazione gialla tempo ruggine bianca 72 ore, tempo ruggine rossa 144 ore; Passivazione in bianco e nero ruggine bianca tempo 6h, ruggine rossa tempo 72h.
Nell'applicazione pratica occorre prestare attenzione ai seguenti tre aspetti. Con il graduale inasprimento della protezione ambientale, l'uso della passivazione al cromo trivalente, del rivestimento in alluminio zinco e di altri metodi più rispettosi dell'ambiente per i dispositivi di fissaggio automobilistici è la tendenza in futuro; Gli elementi di fissaggio per autoveicoli con una resistenza alla trazione massima superiore a 1000 MPa (equivalente a un valore di durezza di 33,5 HRC e 332 HV) devono essere sottoposti a trattamento di idrogeno dopo la placcatura prima della passivazione per ridurre il rischio di rottura ritardata; Se la pellicola di passivazione cromata viene esposta a lungo a un ambiente superiore a 70 gradi, la sua resistenza alla corrosione ne risentirà. Pertanto, per le aree con temperatura ambiente elevata, la passivazione dello zinco deve essere utilizzata con cautela.
2.2 rivestimento in zinco alluminio
Il rivestimento in zinco alluminio non ha infragilimento da idrogeno e soddisfa i requisiti di protezione ambientale. Il tempo di ruggine rossa del test in nebbia salina neutra può raggiungere le 720 ore. I colori del rivestimento sono nero e grigio. L'aggiunta di lubrificante al liquido di rivestimento può modificare il coefficiente di attrito. Sono preferiti bulloni di grado 10.9 e superiore. Inoltre, durante l'utilizzo è necessario considerare anche i seguenti aspetti. La forza di adesione tra il rivestimento in zinco alluminio e il substrato non è così forte come quella della zincatura e durante l'uso si verifica la caduta di polvere. Pertanto, non può essere utilizzato all'interno delle parti della trasmissione e non è consigliabile utilizzare i bulloni che devono essere smontati ripetutamente. Inoltre, per bulloni e dadi di grandi dimensioni, la placcatura a botte è facile da produrre graffi e urti, riducendo la resistenza alla corrosione, che dovrebbe essere considerata durante la selezione; Per elementi di fissaggio con requisiti di conducibilità e elementi di fissaggio con diametro nominale della filettatura esterna inferiore a M6 e filettatura interna inferiore a M10, il rivestimento in zinco alluminio non deve essere utilizzato per garantire l'avvitamento e il normale assemblaggio.
2.3 lega di zinco nichel
Rispetto alla zincatura, la resistenza alla corrosione della lega di zinco-nichel è stata notevolmente migliorata e la stessa placcatura 8 μ Dopo il trattamento di passivazione e sigillatura, la superficie può essere priva di ruggine bianca per 240 ore e ruggine rossa per 1000 ore; Inoltre, soddisfa anche i requisiti di resistenza alle alte temperature. Poiché la lega di zinco-nichel ha ancora una leggera tendenza all'infragilimento da idrogeno, al fine di ridurre il rischio di qualità dei dispositivi di fissaggio per automobili con resistenza alla trazione superiore a 1000 MPa, è necessario eseguire le necessarie verifiche prima dell'uso.
2.4 placcatura in rame
Il punto di fusione del rame è di circa 1083 gradi. In ambienti ad alta temperatura, al fine di evitare la sinterizzazione delle parti filettate, la placcatura in rame viene selezionata per il trattamento superficiale, in particolare per i dispositivi di fissaggio delle automobili attorno al collettore di scarico del motore.
Materiali e trattamenti termici
I bulloni ad alta resistenza per automobili si riferiscono generalmente a prodotti di grado 8.8 o superiore, che non solo devono avere un'elevata resistenza alla trazione e un rapporto di snervamento, ma hanno anche elevate prestazioni di impatto a bassa temperatura. Una delle difficoltà nella produzione è anche il trattamento di tempra e rinvenimento dei bulloni ad alta resistenza. Gli acciai Swrch35k, 10B21, 10b33, 35CrMo, 42CrMo o 20MnTiB sono selezionati come materiali, vedere la Tabella 3 per i dettagli. Come tutti sappiamo, i risultati dei test sulle prestazioni meccaniche degli elementi di fissaggio ad alta resistenza non sono solo gli indicatori chiave della qualità del prodotto, ma anche importanti indicatori relativi alla sicurezza. Il problema principale degli acciai swrch35k e 10B21 è la scarsa temprabilità. Un controllo efficace del processo di tempra e rinvenimento dei bulloni ad alta resistenza svolge un ruolo fondamentale nelle proprietà meccaniche.
Al fine di migliorare la qualità del trattamento termico dei bulloni ad alta resistenza per automobili, l'acciaio dovrebbe essere controllato dai seguenti tre aspetti. ① Il controllo del contenuto di carbonio nei limiti medio e superiore può non solo migliorare la resistenza e la tenacità dell'acciaio, ma anche ridurre la tendenza alla segregazione. ② Il controllo dell'elemento di lega fino al limite superiore può aumentare la temprabilità e migliorare la resistenza e la tenacità dell'acciaio. ③ Ridurre al minimo il contenuto di elementi residui nocivi P e s per garantire la purezza dell'acciaio. Grado e materiale del dispositivo di fissaggio dell'automobile.
Una delle difficoltà nel controllo qualità è che i cambiamenti della struttura interna e delle proprietà dei bulloni durante la tempra e il rinvenimento non possono essere monitorati in tempo reale. Prima di caricare, controllare attentamente il segno sulla testa del bullone per garantire che le informazioni dei bulloni da lavorare siano accurate, non perse e identificabili dopo il trattamento termico. Il processo di tempra e riscaldamento deve essere rigorosamente controllato, il potenziale di carbonio deve essere accurato e il tempo di tempra di ogni lotto di bulloni deve essere registrato. Dopo che il mezzo di tempra è stato scaricato, la durezza superficiale del pezzo deve essere testata. L'acciaio 10B21 e 20MnTiB deve essere superiore a 43hrc; L'acciaio Swrch35k, 45 e 10b33 deve essere superiore a 48hrc. La microstruttura dopo la tempra è martensite ad aghi fini, che viene valutata in base al grado di martensite JB / t9211-2008 dell'acciaio al carbonio medio e dell'acciaio strutturale legato al carbonio medio. La martensite da tempra è di grado 3-5, soddisfacendo i requisiti tecnici; L'uniformità della durezza di tempra della superficie e del nucleo non deve essere superiore a 3HRC.