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  • 分类:标准详解
  • 发布时间:2020-12-10 14:22:55
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THE WASI STAINLESS STEEL ENCYCLOPEDIA
WASI 不锈钢百科全书

 Gain an insight into the world of stainless steel fasteners

 深入了解不锈钢紧固件

Why did the screw and nut get "jammed" 不锈钢紧固件的锁死现象

不锈钢紧固件使用者经常会抱怨:为什么不锈钢紧固件有时会有锁死的问题,而在使用碳钢紧固件时并不常发生类似现象,是不是不锈钢紧固件材质较软、碳钢紧固件相对来说比较硬的原因呢?没错!不锈钢与碳钢具有本质上的区别,在延展性方面,不锈钢比碳钢性能更好,但是在硬度上碳钢则更胜一筹。

 

锁死(Thread Galling或称咬死)常发生在不锈钢、铝合金及钛合金制的紧固件上,这几类的金属合金本身有防锈蚀的特性,会在表面受损伤时,在金属表面产生一层薄薄的氧化层(以奥氏体不锈钢而言,就是氧化铬)来防止进一步更深入的锈蚀。当不锈钢紧固件被锁紧时,牙纹间所产生的压力与热力会破坏这一氧化层并抹去其间的氧化铬层,使得金属牙纹直接发生阻塞或剪切,进而发生黏着的现象。当黏着的现象持续发生时(通常不超过一圈完整牙径),将使得不锈钢紧固件完全锁死,再也无法卸下或锁上。通常这一系列的阻塞→剪切→黏着→锁死的一连串动作就发生在短短的几秒钟。因此,了解不锈钢制品的特性并遵循正确操作手续都是防止不锈钢紧固件锁死的必要条件。

 不锈钢紧固件产生锁死现象的外部原因 

 没有正确选择产品   在使用前应先确认产品的机械性能是否能满足使用需求(如螺丝的抗拉强度和螺帽的安全负荷)。另外,螺丝的长度选择应恰当,以旋紧后露出螺帽一到两个牙距为准。
 牙纹表面不平整粗糙或附着有异物。在这种情况下,如有焊点及其它金属屑附着在牙纹间,这就必然会造成锁死现象。。
 施力方向角度错误  螺帽与螺丝的装配必须要遵循一个原则,螺帽必须垂直于螺丝的轴线进行旋合。螺丝与螺帽的配合属间隙配合,有着各自执行的国际标准公差范围,所以内外螺纹在配合时中心轴线基本上不在同一条直线上,因为倾斜而减小了内外螺纹的接触面。锁紧过程中的用力不均匀或是倾斜,造成螺丝和螺帽的中心轴线倾斜最大化,使得螺丝与螺帽螺纹的作用面没有完全接触,由面受力转为点受力或是每个单位上受力变大,偏转角越大,螺纹配合的受力面积就越小,牙纹就越容易受损。不锈钢相对碳钢而言要软,若锁紧过程中摩擦掉下铁屑,会粘连而不掉落,从而干涉螺纹的顺畅进出,导致牙底与牙顶顶死。
 锁紧力过大与不锈钢导热率较低特性易导致螺纹锁死:1)锁紧螺帽时,扭力(锁紧力)必须大于螺丝、螺帽自身的摩擦力,方可旋动螺帽。当螺帽顺着螺纹线旋转下降时,因为反作用力的作用会使螺丝伸张,当扭力(锁紧力)超过螺丝的降伏点(即安全扭矩)时,螺丝会发生残留应变而保持伸长状态。当螺丝伸张超过其弹性范围时,则会产生永久变形而导致螺纹锁死。2)螺丝螺帽旋转过程中因为摩擦产生热量。不锈钢的导热率相对较低(基本在10-30w/mc°范围内,约为碳钢的1/3),当所产生的压力与热力破坏了氧化铬层(不锈钢之所以不易锈的氧化层)时,使得金属牙纹直接发生阻塞/剪切,加之不锈钢特性较软,进而发生黏着的现象。锁紧力越大产生的热量越大,螺丝牙山部分的不锈钢越容易产生粘连。以上原理,在松脱(螺丝螺帽、退出)过程中,其道理亦然。
 用力太过或上锁速度过快,锁紧力过大与不锈钢导热率较低特性易导致螺纹锁死。旋入后的螺纹牙型处有了很明显的变化,产生了大量的金属堆积,这些层层累积使得其外径变得越来越大,发生咬死。因此在进行工装作业时,没有使用扭力扳手或套筒扳手,使用了电动扳手,直接导致上锁速度过快,温度急速上升而锁死。
 没有预涂使用黄油、二硫化钼、石墨等辅助润滑内外牙纹,以减少锁死发生。扣停(Coating)也是一种有效的润滑方式,经过扣停处理的螺帽,将如同在螺帽与螺丝之间多了一层润滑膜。
 配套产品品质不过关。

 Precautions for improving locking jammed 改善锁死现象注意事项 

正确选择产品:
 在使用之前先确认产品的机械性能是否能满足使用要求(如螺栓的抗拉强度和螺母的安全载荷-负荷)。
 选用同一种材质等级的螺丝及螺帽,严禁不锈钢搭配碳钢使用,但要注意所选用的不锈钢等级还是要符合自身的防锈耐蚀的需求。 
  螺栓的长度选择应恰当,以旋紧后露出螺母1-2个牙距为准。
选用质量优良的配套产品,配套副对减少锁死起了至关重要的作用。
 使用垫圈或者挡圈,能起到弹性缓冲作用,有效防止上锁过紧的问题。 

减少摩擦系数:

 螺纹必须保持清洁、无毛刺,螺纹表面要光洁,不能太粗糙,或者螺纹表面含有杂物等现象,都会加大咬死几率。
 严格把控螺纹的精度以及表面质量,为了确保螺纹表面没有异物,故而在每次装配之前都要进行严格的检查。
 使用前须添加合适的润滑剂,如黄油、二硫化钼、石墨、云母等润滑内外牙纹,以减少锁死发生。
  Coating也是一种有效的润滑方式,经过耐落扣处理的螺母或者螺栓,将如同在螺母与螺栓之间多了一层润滑膜。

正确的操作方法:

 螺母必须垂直于螺栓的轴线进行旋紧,保持螺丝、螺帽的中心轴线与被锁面垂直,减少偏转角度,切勿倾斜。
 在旋紧过程中,施力必须均匀、缓慢,入力度与速度方面进行控制,用力不可超过安全扭力值。
 尽可能使用扭力扳手或者套筒扳手,避免使用活动扳手、电动或者气动扳手。
 在高温状态下使用时必须冷却,且使用时不要快速旋转,以免温度急速上升而导致锁死(如使用电动扳手等)。
 建议设定工作扭力,使用定扭扭力扳手,超过扭矩就会产生变形。

 

另外,在使用各种形式的锁紧螺母时,最常遇到旋入未到位的过程中螺母锁死的情况。如您已经注意并且依照上述的各项要点行事,包括使用垫圈、预涂润滑剂、缓慢地依序旋至适当紧度等等,倘若无法避免此种情况,请一定检查配套的螺栓,当螺栓螺纹末端采用辗制末端-RL型(ISO4753:1999 / GB/T2:2016)时,螺母锁紧部(金属/尼龙锁紧环)的脱出或锁死的风险会显著提高;而相应的采用螺栓螺纹末端为倒角端-CH型(ISO4753:1999 / GB/T2:2016)时,则可以有效的避免此类风险。于此同时,配合螺栓的螺纹的牙型角不规范,螺纹缺损,螺纹毛刺等情况,均会提高锁紧螺母在旋入过程中发生旋入未到位而锁死的风险。因此建议谨慎选用品质良好的配套螺栓。

 

 

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