紧固件摩擦系数的重要性是目前大家都比较关注的,摩擦系数的大小和散差会严重影响紧固件的拧紧后预紧力。同样的拧紧扭矩拧紧后,不同的摩擦系数范围,会得到差别非常大的预紧力。
大家都比较熟知的50-40-10的螺栓扭矩分配原则,也就是说摩擦系数变化小,但是预紧力会变化非常大。因为螺栓头支撑面和螺纹副的扭矩占比非常大,即使很小的摩擦系数变化,对螺栓头支撑面和螺纹副扭矩影响看似不是非常大,但是,会影响产生预紧力的扭矩占比,可能产生预紧力的占比因为摩擦系数的变化,产生了5%的增减,最终就会较大的影响预紧力的占比。
既然摩擦系数是非常重要的,大家在设计螺栓时候,摩擦系数的大小对计算结果影响非常大。汽车行业对紧固件摩擦系数都会在电镀钝化封闭后采用润滑处理,在锌铝涂覆的面涂或面涂后采用润滑处理,以达到摩擦系数稳定性和所需的摩擦系数区间要求。
如果电镀的螺栓没有润滑,这时候螺栓的摩擦系数会是什么样的呢?不同的电镀厚度对摩擦系数是否有影响?不同的钝化处理要求是否会影响螺栓的摩擦系数呢?
今天,螺丝君就通过实际试验,来验证上述的问题,相信大家看到这些试验数据后就会比较清楚了解,并能够解答大家的疑问。
知识延伸–表面处理代号
对于电镀的表面处理代号标识,一般按照GB/T 5267.1标准,该标准等同于ISO 4042 标准。
按照标准要求,电镀表面处理代号分为A类代号和B类代号标记方法。
A类代号标记如下:
E.2 标记
标记示例:六角头螺栓GB/T 5782 M10X60 8.8、电镀锌层(表E.1的A)、最小镀层厚度5 μm(表E.2的2)、光饰状态为“光亮”并经铭酸盐处理成黄彩虹色(表E.3的L)的标记为:六角头螺栓 GB/T 5782 M10X60 8.8 A2L。
注1:如未明确要求最小镀层厚度,则按表E.2,该镀层厚度的标记代号为“0”,例如“AOP”,以便该代号包括在完整的技术要求中。代号“0”适用于小于M1.6的螺纹零件或其他小零件。
注2:如要求其他处理,如涂抹油脂或油,则需协议,并在标记中规定。
A类电镀标记代号记为A2L,具体的电镀层厚度等要求需要查找GB/T 5267.1标准中的相应表格,不便于记忆。
B类似标记代号:
B类标记示例:
Fe/Zn8c2C (或Fe/Zn8. c2C)
其中:
同样,该标识也需要按照标准查找相应的代号对应的中性盐雾试验要求,直接从标识中无法判断出具体的技术要求。
常见标识
以上是标准中的标识要求,还有一种大家比较常见的标识,特别是日韩系主机厂比较常用,例如,Fe/Ep.Zn5.c2C,该标识与标准中的B类标识基本一致。
主要是增加了一个Ep的代号,该Ep就是电镀Electro Plating的英文缩写。
其他代号的意思都与标准中的电镀代号一致,不再赘述。
摩擦系数测试设计
采用国外先进的多功能螺栓紧固分析系统,可以测量出螺栓拧紧过程中的夹紧力、总扭矩和螺纹副上的扭矩,对夹紧力与扭矩的关系能够精确实时地反映,同时,可以测出螺栓螺纹和螺栓头支撑面的摩擦系数。
对某主机厂常用镀锌层厚度、铬酸盐处理的螺栓进行了实验研究。
实验的对象是M10X 1.25×60,强度等级均为10.9级,表面处理方式为:Fe/Ep·Zn5·c2C、Fe/Ep·Znl2·c2C、Fe/Ep·Zn5·c2D、Fe/Ep ·Znl2·c2D的法兰面螺栓。
测试结果数据
将Fe/Ep·Zn5·c2C、Fe/Ep·Znl2·c2C、Fe/Ep·Zn5·c2D、Fe/Ep·Znl2·c2D,这4种表面处理的螺栓各20组实验数据求平均值,其结果,如下表所示。
试验结果数据分析
螺丝君的经验总结
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