「设计开发专栏」焊接紧固件的设计和试验

焊接紧固件多用于薄板件和其他零件的连接。白车身作为承重载体，上面焊接了极多的螺柱，螺栓和螺母，为内饰，电器线束和制动管路等提供安装点底盘副车架也焊接了许多螺柱和螺母，为别的总成提供安装点。

实践中，常发生焊接紧固件焊接质量不良，位置度不合格，扭紧力矩不达标等问题，本文介绍焊接紧固件设计和试验所要满足的要求和保证措施。

01 焊接紧固件产品种类见下表，可在汽车标准手册中查到尺寸和技术细节

02 焊接紧固件焊接紧固件产品尺寸形状公差要求和保证措施

为了使螺纹涂镀后螺纹不能超过基本牙型的尺寸线，对于内螺纹有两种保证措施:

a.采用更大的间隙，采用6E的非标准内螺纹公差。

b.在螺纹上涂NYCOTE胶，电泳涂装是螺纹不会粘附电泳层。对于外螺纹在保证机械强度的前提下，涂镀前可采用6e或6f的公差。

03 焊接紧固件机械性能要求

04 焊接紧固件材料和表面处理

焊接件紧固件材料的含碳量不大于0.25%，具有可焊接性的钢，不得使用易切钢。

螺栓螺柱常用材料牌号：SWRCH16A,SWRCH22A,10B21，20MnTiB。螺母常用材料牌号：SWRCH18A,10B21，20MnTiB，SAE1010 SWRCH22A。

表面处理采用防锈油或镀锌钝化。

05 焊接紧固件用焊接板厚和孔径

06 焊接紧固件对手件–多层钣金件孔设计原则

钣金件凸焊螺母底孔和过孔尺寸规格设计要求

特别注意事项:

a.从结构设计上尽量避免多层板焊接，每增加一层板，过孔尺寸都要因为尺寸和位置度匹配而使孔径更大，造成螺栓搭接量不够。

b.使用垫圈遮蔽大的过孔直径时，除了考虑搭接量，要校核悬空的垫圈的剪切应力和支撑刚度，是螺栓连接有效。

特别注意事项：

a.大规格的螺栓不要使用焊接螺栓，汽车标准手册里最大M12，焊接螺柱有M16。

b.一定要保证底孔D=M+0.2，以避让螺栓头下的过渡圆不和钢板干涉，避免假扭矩产生。

c.从结构设计上尽量避免多层板焊接，每增加一层板，过孔尺寸都要因为尺寸和位置度匹配而使孔径更大，造成螺栓搭接量不够。

d.使用垫圈遮蔽大的过孔直径时，除了考虑搭接量，要校核悬空的垫圈的剪切应力和支撑刚度，是螺栓连接有效。

07 钣金件凸焊紧固件端面和钢板之间的间隙要求和控制

如果选择这个结构，要注意以下三点:

a.扭矩计算时要考虑消除间隙所需要的扭矩消耗

b.要考虑焊接后的钢板的结构刚度，发生塑性变形的几率

c.和供应商协商，寻求更小的焊接间隙

08 焊接螺母和钣金件凸焊后的同轴度

对于规格小于或等于M5的螺母，建议S≤0.2mm;对于规格大于或等于M6的螺母，建议S≥0.5mm;对于圆头焊接螺母，建议≤0.2mm。

新能源部门发生过，同轴度不控制，螺栓的表面涂层达克罗刮掉，试验车生锈的案例。

如果S值过大，螺栓螺纹会被滑扣，产生假扭矩，或者干脆拧不进去。

09 焊接紧固件的扭矩试验

焊接紧固件扭矩试验分为非破坏性试验和破坏性试验，两者试验方法相同，非破坏性试验在达到最小规定扭矩前，连接点不被剪断或撕裂。

M14及其以上规格的螺母螺栓不建议使用焊接结构，如果需要，扭矩值要经试验确定。

10 焊接紧固件的挤压试验

用适当的检测设备给需要测量的连接点施力，直至连接点分离，从而测试挤压强度，测试装置如图所示。

所测得的FA必须满足最小挤压力，还要断裂面进行评估，确认焊接是否完整，试验装置套筒的尺寸和材料也要满足要求。

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来源：GAF螺丝君