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焊接螺母設計時,有必要更新你的設計思路了!

發布時間:2018-08-03

  最近在有業內朋友咨詢焊接螺母脫扣滑牙的問題,下面就對焊接螺母的選用來一個拋磚引玉的說明,供大家參考!大家有什么觀點想法也可以留言討論。

  在空間結構(如封閉結構、空間較小無法安放螺母固定裝置時)受到限制時,一般采用焊接螺母,常用凸焊螺母,有時為了保證焊接強度,也采用弧焊焊接螺母。螺母焊接到結構件本體上,采用擰緊螺栓的擰緊方式。

  凸焊螺母通常分為六角法蘭面凸焊螺母、四方焊接螺母、六角焊接螺母等,焊接螺母選用時,一般優選四方焊接螺母、六角焊接螺母。如果支撐面太小,接觸應力不能滿足設計要求時,選用六角法蘭面焊接螺母。為了防止焊接飛濺及電泳漆黏附到焊接螺母的螺紋上,焊接螺母螺紋處一般采用涂NYCOTE涂層。

  六角法蘭面焊接螺母標準主要有QC/T872-2011焊接六角凸緣螺母(如圖12)、VW60455六角法蘭面焊接螺母、GMW3236六角法蘭面焊接螺母。三種六角法蘭面焊接螺母都是參照ISO21670標準,但QC/T872標準中凸焊點樣式為直角三角尖形與其它標準的等腰三角形存在差別。

  

  QC/T872及GMW3236兩種標準的六角法蘭面焊接螺母的性能等級滿足10級螺母的要求,而VW60455標準的六角法蘭面焊接螺母滿足10級(不進行調質處理)及12級(進行調質處理)的要求,在對六角法蘭面焊接螺母選用時需要根據設計要求靈活選用。

    

  六角法蘭面焊接螺母的焊接板厚及螺栓孔的孔徑尺寸要求如下。

  

  六角法蘭面焊接螺母板厚及孔徑要求

  四方焊接螺母常用標準有GB/T13680、VW60432、VW60449,其中GB/T13680標準四方焊接螺母保證載荷介于6級和8級螺母保證載荷之間,特別要注意是介于6到8級之間,往往是保證載荷滿足標準要求,但是與8.8級甚至10.9級的螺栓匹配擰緊時候就會產生滑牙脫扣;同時,GB/T13680及VW60432兩種標準的焊接螺母高度尺寸完全一致,而VW60449焊接螺母的高度尺寸要比GB/T13680及VW60432高度尺寸更大。

    

  四方焊接螺母的焊接板厚及螺栓孔的孔徑尺寸要求如下?! ?/p>

  

  四方焊接螺母板厚及孔徑要求

  除了以上標準的焊接螺母外,在日系車型中還能見到采用非標準的焊接螺母,僅僅是用低碳鋼制出的帶內螺紋的圓筒代替標準的焊接螺母,這種焊接螺母的高度比標準高度也是要明顯的高出不少的,就是為了保證足夠的嚙合長度。

    

  圖  日系車采用的非標焊接螺母

  焊接螺母中保證載荷是在焊接前進行測試滿足設計要求,焊接螺母焊接后因為受到焊接熱量的影響,往往可能會導致焊接螺母的保證載荷降低。因此,與螺栓匹配的焊接螺母選用時可以選用比螺栓高一個等級的焊接螺母。

  沒有進行調質熱處理涂層的螺母與螺栓的強度等級≤8.8級的的螺栓嚙合(依據DIN EN ISO 898-1),這樣可確保超負荷時,在即使出現螺栓斷裂的情況下,螺母仍然不會產生破壞。

  下面借助于超彈性的擰緊方式給出相關的解釋說明:

  例1:

  螺栓 M8,強度10.9級,在采用扭矩轉角法過屈服擰緊時,安裝預緊力為29000 N 到36000 N。為了確保在超彈性過屈服擰緊時螺母的螺紋不滑絲,對螺栓和螺母的估計實際預緊力可能再增加10 %(因為用淬硬芯棒測量出的保證載荷往往比用螺栓測量出的高10%左右)。

  這樣預計的安裝預緊力就在31900 N 到39600 N 之間。

  規格為M8 的焊接螺母保證載荷測試力為38100 N。

  這就是說,在一些情況下,當10級螺母和10.9級螺栓配對,在超彈性過屈服擰緊時,采用10級保證載荷的焊接螺母就可能存在螺母螺紋滑牙的可能。

  例2:

  螺栓 M8,強度8.8級,在采用扭矩轉角法過屈服時,安裝預緊力見為19500 N 至26000 N。為了確保在超彈性過屈服擰緊時螺母的螺紋不滑絲,對螺栓和螺母的估計實際預緊力可能再增加10 %。

  這樣預計的安裝預緊力在21450 N 到28600 N ,在此預緊力下,采用10級螺母保證載荷,不需要調質熱處理的焊接螺母不會出現螺母螺紋滑牙的危險。

  另外,根據計算,理論上出現最大屈服強度、抗拉強度和出現最小摩擦數的螺栓還可能會多出20 %的安裝預緊力。所以,一般焊接螺母都是永久焊接于結構件上的,為了保證焊接螺母的螺紋不會產生滑牙損壞,設計時,可以要求與8.8級螺栓匹配的焊接螺母保證載荷滿足10級螺母保證載荷(高規格,螺母高度約為1×d,不需要進行調質熱處理的焊接方螺母、焊接六角法蘭面螺母)要求,與10.9級螺栓匹配的焊接螺母保證載荷滿足12級螺母保證載荷(高規格,螺母高度約為1×d,需要進行調質熱處理的焊接方螺母、焊接六角法蘭面螺母)要求。

  綜上所示,在設計焊接螺母的時候,為了保證不會產生螺紋滑牙脫扣,同時,焊接螺母焊接后一般需要進行電泳處理,這樣往往會造成電泳漆涂到螺紋上,相當于減小了螺紋的尺寸,與螺栓擰緊時候本身就會比較難以擰入,車間里往往能夠看到需要進行攻絲或回絲處理一下,所以對于焊接螺母也是推薦用涂膠防焊渣防電泳的處理或者設計與螺栓螺紋之間更大間隙的公差設計,如采用6E的焊接螺母公差。焊接螺母的公差和涂螺紋膠問題后面在本微信號中我們再進行詳細的討論。在設計焊接螺母的時候,建議設計焊接螺母的強度比原要求的普通螺母高出一個強度等級,這樣一般不會出現滑牙脫扣的情況。

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