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電池定扭工具在裝配過程中的應用
電池定扭工具在裝配過程中的應用 大量的標準件在機械連接構件中需要扭緊,選擇合適型號的電池定扭工具,有效保證扭緊質量意義十分重要。 常見的電池定扭工具有槍式和直柄彎頭兩種形式,其中直柄彎頭式還可配套舌片工具使用,針對一些難以觸及的位置進行扭緊作業,其槍身上可見扭矩調節器、正反開關、按鈕。槍式工具常用的額定扭矩有6N?m、9 N?m 、12 N?m ,一般不超過12N?m;直柄彎頭式工具常用的額定扭矩有9N?m、12N?m 、16 N?m 、30N?m,一般不超過30N?m。精度控制在5%~10%之間。 電池定扭工具常見的幾種操作有:擰緊、反轉、持續反轉操作。工具LED操作指示燈信號顯示有:擰緊完成扭矩合格、擰緊未成功需重新擰緊、工具電量不足、工具過熱、電池電量用完等。 工具的扭矩值是準確和穩定的,但在實際緊固螺栓時,由于螺栓強度、工件材料等不同,會影響螺栓的扭矩值。因此以測量和保證螺栓的最終扭矩值為工具的設定目標。扭矩設定、作業方式及手持姿勢都是重要的環節,正確的使用它可以降低螺栓擰緊過程中螺栓滑牙和扭矩輸出不合格工具故障報警的次數。 影響電池定扭工具的因素:①工具在電池電量低于20%時,會降低扭矩的輸出精度,電池定扭工具都設有低電量提醒及保護功能。電池電量低于20%時,工具會進行聲光報警,甚至自動停止工作并鎖止。②工具在運行“額定最高扭矩”和“額定最低扭矩”的臨界扭矩時精度是不受影響的,但是長期超負荷使用會對電池電量的使用時間造成影響。硬連接作業,對工具的輸出扭矩影響較??;軟連接作業,連接結果會有所不同,這與操作者規范操作有關。③非工藝要求的重復擰緊是操作人員使用定扭工具的一個誤區,扭力值達到后再對螺栓繼續擰緊會在力扭合格的基礎上繼續增大扭矩值,使用電池定扭工具重復擰緊不僅會影響最終的螺栓扭矩值,還會對工具的正常使用造成影響,甚至縮短工具的使用壽命。工具設有專門的保險裝置,一旦達到目標值,需要再過0.7s,電池定扭工具才能重新啟動。④電池定扭工具達到規定使用次數限制后,要送往質檢部門扭矩標定,確保其扭力輸出的合格性。 電池定扭工具的日常管理維護:①利用槍頭上的花環,進行不同型號電池工具的區分管理。②加配工具保護套,定期檢查工具機械部分的潤滑情況,如果缺少潤滑油脂或過臟,進行適量更換。③定期對工具進行扭矩標定,確保工具輸出扭矩的精度,標定合格的工具應貼上合格標簽。 電池的充電及維護,電池的使用時間與所使用的電池容量、電機形式、螺栓規格及強度、工件材料、工人的熟練程度有關,同時也與電池的保養、維護有關。電池的壽命是由電池完全充放電的次數決定的,正確的電池保養、充防電和再生的鎳氫電池,可達1000-1500次的充放電,鋰電池可達3000次左右充放電。嚴禁磕碰、摔打電池,對于有明顯磕碰、劃痕的電池影立即更換,不再使用。當電池溫度低于10℃或高于40℃時不要充電。 總之,電池定扭工具的出現解決了小規格螺栓扭矩控制的空白,只有進行正確的選擇使用,一定能取得較好的效益。
2020
12-02
鋅鉻涂層件表面精度控制
緊固件常用的表面防護方法有發黑、磷化、電鍍鋅、電鍍鎘及有機涂層。電鍍鋅在海洋性氣候下的防腐能力有限,且易引起氫致延遲斷裂,給承載結構的高強度連接帶來安全隱患;電鍍鎘在海洋性環境中的防腐能力較好,電鍍鎘的氫致延遲斷裂較輕微,但是汽毒性大,會危害環境,不符合清潔生產的發展方向;有機涂層由于結合力、涂層孔隙等方面的原因,也不易滿足海洋環境的需求。鋅鉻涂層(又稱達克羅)具有高耐腐蝕性和低氫致延遲斷裂等特點,正得到人們越來越多的重視和應用。 ? 2、試驗 鋅鉻涂層的組成為:Zn75%、Al10%,鉻的氧化物15%。鉻的氧化物作為粘接劑存在于層層疊加的片狀鋅粉、鋁粉之間,其存在形態是非晶態的復合物。 膜層制備的步驟如下:清潔→裝掛→脫脂→水洗→吹干→拋丸→浸涂→甩干→烘烤→固化→冷卻→檢查。涂層固化經歷了水分揮發、六價鉻還原、過剩有機物分解以及鉻化合物非晶態化等過程。步驟中,拋丸、浸涂、甩干是決定膜層表面粗糙度和厚度的關鍵。 ? 實踐中發現,從拋丸開始,調整丸粒大小、拋丸速度、角度及裝載量,可以保證螺栓表面粗糙度,并達到控制涂層尺寸精度的目的。此外,通過調整涂覆液成分配比、黏度及涂覆次數,可以控制膜層的厚度,采用二次或三次涂覆的方法能使膜層厚度更均勻。 ? 2.1 表面粗糙度的影響 鋅鉻涂層件的影響因素,主要有表面粗糙度,前處理的好壞決定緊固件表面清潔處理后的等級、粗糙度等,直接影響到涂層體系與基體結合的牢固程度,進而影響到涂層體系的防護性能。緊固件常用的表面清潔處理方法為拋丸,調整鋼丸的大小、拋丸速度、噴射角度和螺栓裝載量等參數,可以控制螺栓、螺母的表面粗糙度;對兩種不同原始粗糙度等級的緊固件拋丸后的原圓變化進行檢測,可以找出影響緊固件粗糙度的因素。 實驗中發現,拋丸機的拋丸速度和噴射角度不能有較大范圍的變動,且這兩個參數對緊固件表面粗糙度的影響有限,因此固定拋丸速度、噴射角度和拋丸時間,采用直徑φ0.2mm和φ0.3mm的鋼丸對螺栓拋丸處理,鋼丸大小對螺栓表面狀況的影響。 ? 從表1和表2數據可以看出,經拋丸處理后,螺栓表面粗糙度可以增大1個數量級,鋼丸粒度的大小是影響螺栓表面粗糙度的重要因素。經過拋丸的螺栓進行涂覆處理后,表面粗糙度略有降低。通過測量螺栓外圓尺寸,發現直徑方向上有局部尺寸突然增加約3μm,單層膜層厚度有1.5μm左右的誤差。這是因為在離心作用下,涂料向同一方向流動,導致該方向上的膜層增厚,產生尺寸誤差。 2.2涂層厚度的控制 鋅鉻涂層件的另一影響因素,涂層厚度的控制。鋅鉻涂料的附著量一方面由涂料的黏度決定,另一方面由離心機甩干速度決定(離心機甩干時間固定)。通過調整鋅鉻涂料的黏度和離心機的甩干速度,就可以實現對涂層厚度的控制。 ? 實踐表明螺栓的涂覆量主要取決于離心機甩干旋轉速度,轉速越低,涂覆量越大,當旋轉速度一定時,鋅鉻涂料的黏度越大,則涂覆量也越大。此外,涂覆量與螺栓的尺寸和形狀也有關。試驗分別經一次、二次、三次涂覆的螺栓,在最終涂覆量相同的情況下,涂覆次數越多,涂層越均勻,表面越光潔,其表面抗腐蝕性能越好。 ? 3、小結 用精度6g/6H的螺栓連接副進行工藝驗證,希望涂覆的涂層厚度為3~5μm,采用直徑φ0.2mm的鋼丸進行拋丸處理,涂料黏度為89s。因為涂層厚度要求為3~5μm,涂覆量為155~175mg/dm2,根據涂覆量等值圖查得應使用的拋甩速度為270~300r/min。經過對涂覆后螺紋的精度進行檢測,表明涂層符合技術要求,厚度得到了精確控制。按照GB/T18684-2002《鋅鉻涂層技術條件》的要求進行行能檢測,經中性鹽霧試驗720h沒有出現腐蝕,且結合力優良。 ?
11-18
緊固件表面處理的機械鍍鋅
緊固件表面處理的機械鍍鋅 本文摘自于金蜘蛛技術篇 1、緊固件表面處理工藝選擇的要求 眾所周知,緊固件表面處理是指通過特定的物理和化學手段,在工件表面形成一層保護膜,達到防腐蝕的效果。緊固件表面處理工藝選擇的要求:首先,更長的服役期限。緊固件服役4年要維持原來的外觀;服役6年應保證手動工具容易拆卸;服役10年必須保證安全連接。其次,環保要求。不符合環保指令、含有有害、有毒物質的緊固件產品均不允許進入市場。再次,便于自動化裝配。如汽車螺栓采用機器人或自動化工具裝配時,每次裝配時的扭矩應基本一致,鍍層產生的摩擦因數不能太大,螺紋部位的鍍層不能影響裝配。 2、選擇緊固件表面鍍鋅處理的原則 ①鍍鋅層的厚度和經濟性。鍍鋅層厚度的確定主要由環境而定。一般室內以裝飾和防腐并重。戶外因服役環境相對惡劣,鍍鋅以防腐為主,可以選擇熱浸鍍鋅、滲鋅和機械鍍鋅。由于在使用和制造過程中,熱浸鍍鋅處理暴露的許多缺陷,也促進了機械鍍鋅、滲鋅工藝的快速發展。 ②螺紋緊固件選擇機械鍍鋅,效率高,成本低,且配合互換性良好;對于高強度螺栓,不會產生氫脆,不會因加熱使強度降低。如螺栓熱浸鍍鋅層表面起瘤、厚度極不均勻,改用機械鍍鋅后鍍層外觀得到明顯改善。 3、機械鍍鋅加工工藝特點 機械鍍鋅的工藝特點是室溫條件生產操作、鍍層不屬于電沉積,是由裝配零件的鍍筒的旋轉,使筒內的螺栓或螺母與介質的相互碰撞,實現機械能傳遞來形成鍍層。鍍層結構為微粒級球形鋅粉受機械力傳遞碰撞變形、成為扁平、碟形鋅顆粒的層狀疊加來凝結為鍍層,這種結構鍍層具有金屬鋅的基本物理特征,鍍層的功能作用是為鐵基緊固件提供防腐蝕要求的陽極性保護鍍層。 對高強度緊固件不產生氫脆危害及小型可滾鍍螺栓的重度防腐鍍層(25-110μm)替代熱浸鍍鋅工藝,具有實用的優勢。 .4、機械鍍鋅與其它表面處理對比應用優勢 與電鍍鋅的對比優勢? 在工業應用上,電鍍鋅過程將在陰極析出氫氣,這會對作為陰極上受鍍的高強鋼零件產生滲氫作用,結果使這種高強度螺栓在使用過程中產生氫脆斷裂而引發事故(目前國內時有發生高強度螺栓在使用過程中的斷裂事故,這與采用電鍍鋅工藝有相當關系)。機械鍍鋅工藝對高強度螺栓的鍍覆不產生氫危害,這一功能優勢,電鍍鋅是不可比擬的。另外,對比電鍍鋅,機械鍍鋅工藝的優勢是:操作簡單、對細小零件的滾鍍更易控制,能耗少、30min時間就可以完成50μm鍍層厚度的鍍覆。? 與熱浸鍍鋅的對比優勢? 熱浸鍍鋅工藝的鍍鋅層,是用于鋼鐵件長期戶外防腐蝕鍍層工藝,這種工藝用在大型鋼鐵件(輸電鐵塔、工程鋼結構等)鍍鋅防腐上,不容質疑。但在戶外使用緊固件的熱鍍浸鋅上,國內工藝過程實施、基本是手工操作,加上熱浸鍍鋅工藝過程的特征,與機械鍍鋅工藝的特點比較,就呈現出工藝應用的差異問題,如:熱浸鍍鋅鍍墊片類、細小類零件時,零件易粘連,鍍螺紋零件,熔融鋅鍍層會堵塞螺紋、對螺母,必須鍍后重新套螺紋扣;煙塵、粉塵、金屬熱蒸汽污染嚴重,而機械鍍鋅工藝則不存在這類缺點,此外,機械鍍鋅鍍層表面要比熱浸鍍鋅表面光滑、光亮;對環保來講,是具有相當可比性的清潔工藝。 從功能上,高溫熔融的熱鍍鋅過程會對、高強度緊固件的表面造成回火變軟,如8.8級高強鋼高速公路護欄緊固件,采用熱浸鍍鋅時,按技術標準進行的拉力試驗,就反映出產品質量不合格或不穩定性。機械鍍鋅是室溫條件操作,就不會對零件的表面造成回火影響。 機械鍍鋅鍍層還具有抗大氣酸雨的功能,通過試驗對比,它的抗菌素酸雨能力是熱浸鍍鋅層的3倍,如相同鍍層厚度的機械鍍鋅零件與熱浸鍍鋅零件在10%~15%的稀硫酸溶液中浸泡,其酸腐蝕露鐵時間,機械鍍鋅層比熱浸貿然鋅層將延遲3倍.這種抗酸雨功能應用于大氣酸雨嚴重的戶外電力鐵塔緊固件將尤為重要。對比事例說明,要求長期防腐蝕的戶外應用緊固件的鍍鋅防腐,完全可以用機械鍍鋅替代熱浸鍍鋅。? www.hwp0769.cn 湖南嘉信緊固件有限公司
10-09
不銹鋼現場鈍化技術
不銹鋼現場鈍化技術 1、引言 不銹鋼緊固件表面的致密鈍化膜能極大地提高其均勻腐蝕性能,被廣泛應用于建材、交通、汽車、家電等領域。當鈍化膜破損并遇到侵蝕性陰離子如CI-時,會發生點蝕,容易引發其他形式的腐蝕,從而影響不銹鋼緊固件或其成品的應用。 電化學鈍化效果好、處理時間短,是不銹鋼緊固件鈍化的研究課題。在不銹鋼表面作電化學拋光,同時形成的致密、均勻鈍化膜的電化學拋光技術具有一定的應用前景,但目前這種處理技術大多在實驗室、車間電解槽內完成的,已安裝在現場的不銹鋼緊固件或其成品,難以拆下在實驗室或車間做電化學拋光鈍化,在一定程度上限制了該技術的應用?!半娀瘜W刷鈍化”技術結合電化學拋光原理,將電解液儲存于刷子內,加上電極及電源后,可對現場不銹鋼緊固件或其成品進行鈍化。 2、試驗 自制電化學刷鈍化裝置。采用304不銹鋼尺寸為100*40*2(mm)樣品,作為陽極與電源正極相連,(電源為1800W,直流可調節穩壓穩流電源),用800#水砂紙打磨。電化學刷鈍化時,將電極刷與電源負極相連,用供液泵將鈍化液注入到電極刷中,電極刷與不銹鋼表面輕輕接觸,調節恒流電源至設定參數,進行鈍化處理。為適用于現場不銹鋼圓柱形螺釘、螺栓,可將電極刷制成弧面狀。 現場電化學刷鈍化,鈍化液:15%~20%(質量分數)濃硫酸,60%~70%濃磷酸,5%~23%甘油,2%~5%添加劑。鈍化參數:電壓3~12V,電流密度0.3A/cm2左右;陰陽極及間距為1cm,時間5~10min,溫度60~70℃。另用酸洗鈍化膏(主要成分為氫氟酸和硝酸)對不銹鋼螺釘進行鈍化處理,用作對比研究。 3、結果 用掃描電鏡觀察電化學刷鈍化膜的AFM 表面形貌(AFM全稱Atomic Force Microscope,即原子力顯微鏡,它是一種具有原子級高分辨的新型儀器),酸洗鈍化表面粗糙度平均值Ra=0.15μm,最大值Rmax=1.55μm, 電化學刷鈍化Ra=0.01μm, Rmax最大值=0.13μm, 電化學刷鈍化后表面粗糙度明顯降低,表面趨于平整,不利于大氣或介質中危險元素離子(如鹵素離子)的積聚,從而提高了不銹鋼螺釘的耐腐蝕性能。 點蝕電位檢測,未鈍化的304不銹鋼的耐點蝕性能最差,其點蝕電位約為140mV;酸洗鈍化304不銹鋼的點蝕電位性能提高至450 mV;電化學刷鈍化304不銹鋼的點蝕電位性能最高,達到570 mV。由此可見,304不銹鋼經電化學刷鈍化后的耐蝕性能優于酸洗鈍化的,且不銹鋼緊固件或其成品現場電化學刷鈍化技術能大幅提高304不銹鋼的耐點蝕性能。 4、結語 ①現場對不銹鋼緊固件或其成品表面實施電化學刷鈍化,形成了一層以鉻氧化物為主的富鉻膜,這是其提高不銹鋼耐蝕性能的主要因素。 ②不銹鋼緊固件或其成品表面實施電化學刷鈍化膜的微觀表面粗糙度比酸洗鈍化膜的顯著降低,聚積危險元素離子(如鹵素離子等)的可能性降低?,F場電化學刷鈍化比酸洗鈍化更能提高304不銹鋼的點蝕性能。 ?
10-07
熱處理對提高螺栓疲勞強度的影響
熱處理對提高螺栓疲勞強度的影響 螺栓的疲勞強度一直以來都是受到重視的問題,有數據表明螺栓的失效絕大多數是由于疲勞破壞引起的,且疲勞破壞時螺栓幾乎無征兆,因此重大事故很容易在產生疲勞破壞時發生。熱處理能夠優化緊固件材料性能,使其疲勞強度提高,針對高強度螺栓越來越高的使用要求,通過熱處理提高螺栓材料的疲勞強度更顯十分重要。 1、材料疲勞裂紋的萌生 疲勞裂紋最先開始的地方稱為疲勞源,疲勞源對于螺栓微觀結構組織很敏感,能在很小的尺度下萌生疲勞裂紋,一般在3~5個晶粒尺寸內,螺栓表面質量問題是主要的疲勞源,大部分的疲勞始于螺栓表面或者亞表面。螺栓材料晶體內部存在的大量位錯和一些合金元素或雜質,晶界強度差異,這些因素都有可能導致疲勞裂紋萌生。研究表明,疲勞裂紋易發位置有:晶界、表面夾雜物或第二相顆粒、空洞,這些位置都與材料復雜多變的微觀組織有關。如果熱處理后能夠改善微觀組織,那么就能在一定程度上提高螺栓材料的疲勞強度。 2、脫碳對疲勞強度的影響 螺栓表面脫碳會降低淬火后螺栓的表面硬度、耐磨性,并顯著降低螺栓疲勞強度。GB/T3098.1標準中就有針對螺栓性能的脫碳試驗,并規定最大脫碳層深度。大量的文獻資料表明,由于不當的熱處理方式,使得螺栓表面脫碳和表面質量下降,從而使其疲勞強度降低。在分析42CrMoA風電機組高強度螺栓斷裂失效原因時,發現在頭桿交接處是因為存在脫碳層。Fe3C在高溫下能與O2、H2O、H2發生反應導致螺栓材料內部Fe3C的減少,從而增加了螺栓材料的鐵素體相,降低螺栓材料強度,容易引發微裂紋。在熱處理過程中控制好加熱溫度,同時必須采用可控氣氛保護加熱能夠很好地解決這一問題。 3、熱處理對疲勞強度的影響 在對螺栓疲勞強度進行分析時,發現提高螺栓的靜載荷承受能力可通過提高硬度來實現,而疲勞強度的提高并不能通過提高硬度的方法。因為螺栓有缺口應力會引起較大的應力集中,對于沒有應力集中的樣品提高硬度是能夠提高其疲勞強度的。 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標,是材料抵抗比它更硬物體壓入的能力,硬度高低也同樣反映了金屬材料的強度、塑性的大小。螺栓表面的應力集中會降低其表面強度,在受到交變的動載荷時,在缺口應力集中部位不斷發生微變形和恢復的過程,且其受到的應力遠遠大于無應力集中的部位,從而容易導致疲勞裂紋的產生。 緊固件通過熱處理調質改善顯微組織,并具有優良的綜合力學性能,可以提高螺栓材料的疲勞強度,合理控制晶粒尺寸以保證低溫沖擊功,也能獲得較高的沖擊韌性。合理的熱處理細化晶粒,縮短晶界距離能阻止疲勞裂紋的產生,在材料內部如果存在一定量的晶須或第二項顆粒,這些加入的相便可以在一定程度上阻止駐留滑移帶的滑移,從而阻止了微裂紋的萌生和擴展。 4、結論 疲勞裂紋總是萌生于材料中最薄弱環節,螺栓因為表面或次表面的缺陷容易產生裂紋,材料內部容易產生駐留滑移帶、晶界、表面夾雜物或第二相顆粒、空洞處,因為這些位置容易導致應力集中。 熱處理對螺栓材料疲勞強度的影響較大,在熱處理過程中,要根據螺栓性能來具體確定熱處理工藝。初始疲勞裂紋的產生是由于螺栓材料微觀組織缺陷導致應力集中引起的。熱處理是一種優化緊固件組織的方法,能在一定程度上提高螺栓材料的疲勞性能,提高產品的壽命。從長遠看能夠節約資源,符合可持續發展戰略。 ?
10-03
彈簧墊圈的防松作用的解析
彈簧墊圈的防松作用的解析 ? 在各類機械連接件中,螺栓的防松是一個很重要的環節。螺栓防松的方式有多種,其中就包括使用彈簧墊圈來防松。 彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平后,彈簧墊圈會產生一個持續的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力,產生阻力矩,防止螺母松動。同時彈簧墊圈的開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面,從而防止螺栓相對于被連接件回轉。對于商用重型車橋部分,彈簧墊圈的使用比較廣泛,有約50%以上的螺栓采用彈簧墊圈來防松。 以10.9級M16螺栓為例,車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16X100螺栓,擰緊力矩為280+20 N?m,使用高精度電動擰緊機擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉角的變化。對比力矩轉角曲線,發現在有彈簧墊圈的情況下,一直有約10 N?m的預緊力矩;而沒有彈簧墊圈的情況下,螺栓在力矩顯著上升前,力矩處于0 N?m狀態。 以此推斷用約10 N?m的螺栓預緊力矩就可以將彈簧墊圈完全壓平。再通過用數顯扭矩扳手檢測,發現螺栓扭矩還未達到20 N?m,彈簧墊圈已經完全被壓平,驗證了上述推斷的正確性。 分析以上兩點說明,彈簧墊圈只能提供10 N?m的彈力,而10 N?m的彈力對于280 N?m的螺栓預緊力矩來說可以忽略,其次,這么小的力,不足以使彈簧墊圈切口處的尖角嵌入螺栓和被連接件表面。折卸后觀察,螺栓和被連接件表面都沒有明顯的嵌痕。所以,彈簧墊圈對螺栓的防松作用可以忽略。 另外,在螺栓與被連接件之間增加一個墊圈,如果墊圈質量有問題,相當于給螺栓連接又增加了一個安全隱患。 綜上所述,當螺栓扭矩較大時(大于200 N?m),用彈簧墊圈給螺栓防松的方式弊大于利。為此,在沖擊、振動和變載的作用下,預緊力可能在某一瞬間消失,連接有可能松脫。在提高螺栓連接疲勞強度的前提下,減少疲勞失效的措施之一,多采用螺紋鎖固膠防松技術,在螺紋部位涂防松鎖固膠。就是通過把螺紋鎖固膠填充到螺紋連接副間隙內,將內外螺紋粘接(固化)在一起,以達到防松要求的一種粘接防松技術。 目前螺紋鎖固膠粘接防松技術廣泛應用于螺紋連接件,該技術的應用將提升產品的裝配質量,可為企業創造品牌效益。
09-28
酸蝕試驗實踐與GB/T 226-2015新標準解讀
酸蝕試驗實踐與GB/T 226-2015新標準解讀 本文摘自于金蜘蛛 1.問題的提出 酸蝕試驗是顯示鋼鐵材料低倍組織及缺陷的檢驗方法。該方法設備簡單,操作簡便,可以清楚地顯示鋼鐵材料中的裂紋、夾雜、疏松、偏析和氣孔等缺陷,是緊固件企業鋼材入廠的首道檢驗,可以避免因材料不合格而進行后續的機械加工。酸蝕試驗對加工過程進行檢驗,可以顯現缺陷特征,幫助分析查找缺陷產生的原因。 酸蝕試驗的原理是根據酸液對鋼材浸蝕時,各部分組織耐蝕程度不同,從而顯示不同的組織或缺陷。由低倍組織的分布情況和缺陷的數量及大小,根據相關標準評定出所檢材料的冶金質量或加工質量。 各等級的緊固件品質受原材料影響較大。鋼中嚴重的低倍組織缺陷將導致鋼材熱處理淬火或使用時開裂。鋼的酸蝕試驗方法依據GB/T 226《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》進行,低倍組織及缺陷酸蝕檢驗的試樣截取、加工,熱酸蝕、冷酸蝕、枝晶腐蝕、電解腐蝕方法及檢驗報告,標準都有詳細規定。 對10.9級及以上螺栓用鋼屬于高級優質鋼的范疇,低倍組織缺陷中心疏松、一般疏松、方形偏析允許≤1.5級;不允許存在白點、縮孔、氣泡、翻皮等缺陷,這些缺陷是造成熱處理產生淬火開裂的重要原因之一。一般情況下,缺陷越嚴重,其淬火裂紋和使用時開裂的傾向性越大。因此上述缺陷在原材料進廠時必須嚴格檢驗。 酸蝕試驗可用剪、鋸、切割等方法截取試樣,切割時必須留出足夠的加工余量,以保證去除熱切割產生的熱影響區及冷切割時產生的變形應力區。加工后的試樣表面粗糙度Ra≤1.6μm ,冷酸浸蝕法Ra≤0.8μm,試樣表面不得有油污和加工痕跡。必須指出的是,試樣若無特別規定,均應在預先退火后再作酸浸低倍組織試驗,硬化狀態下的試樣在熱酸浸時會開裂。 酸浸低倍組織顯示出不允許存在有的缺陷或超過標準允許范圍時,則其他試驗可不必進行。對于在生產過程中取樣進行低倍組織檢驗時,如發現材料或產品有嚴重宏觀缺陷時,可停止該批材料的加工與生產,避免造成更大的損失。 2. 酸蝕試驗實踐 GB/T 226最先于1973年起草,在1991年進行了修訂,此次GB/T 226-2015《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》修訂的新標準,由國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會2015年9月11日公布,2016年6月1日起正式實施。在參照國際標準ISO 4969-1980《鋼 強礦物酸腐蝕下的宏觀檢驗(酸浸低倍檢驗)》的內容,同時,是在新標準中引用了ASTM E2014《金相實驗室安全指南》和GB8978《污水綜合排放》標準,以期使新標準的最新版本與當前國際、國內相關標準內容協調一致,達到或接近國際先進水平。 為此,在不同單位實驗室開展了鋼的3類宏觀組織形態的腐蝕試驗,取有代表性的連鑄坯凝固組織試樣,分別在不同單位實驗室開展了不同檢驗者、多檢測方法的比對檢測試驗,多次修改內容達到共識。 2.1 鋼的熱酸蝕方法試驗 選取低、中、高碳鋼、合金鋼、不銹鋼等多種鋼種的鑄態、軋態試樣進行低倍熱酸浸試驗,摸索酸液種類、腐蝕參數(時間、配比、溫度)對鋼的腐蝕效果的影響,綜合國際標準、協作單位提供的試驗結果及文獻資料提供的技術要點,確定標準中熱酸蝕參數修訂內容。 2.2 鋼的冷酸蝕方法試驗 選取低、中、高碳鋼、合金鋼等多種鋼的鑄態試樣,對原標準中的冷酸蝕試劑進行驗證試驗;根據文獻資料及國內同行業提供的鋼的冷蝕試劑,結合鋼廠的生產實際,考慮用戶使用習慣,選取普遍可行的常規試劑進行低倍冷酸浸試驗,摸索酸液種類、腐蝕參數(時間、配比、溫度)對鋼的腐蝕效果的影響,綜合協作單位提供的試驗結果確定標準中冷酸蝕參數修訂內容。 新標準所增加的枝晶腐蝕法,是鞍山鋼鐵股份有限公司研發的一種新型檢驗方法。該方法是利用專門的枝晶腐蝕液,按選擇性腐蝕的原理,顯示連鑄坯凝固的樹枝晶組織形態的一種冷酸腐蝕法。為使新標準所增加的枝晶腐蝕方法更具廣泛適用性,選擇了多鋼種、多規格樣品進行了枝晶腐蝕試驗,系統全面摸索、驗證各類鋼種枝晶腐蝕的化學試劑及其腐蝕試驗參數控制規律,歸納總結后形成標準中的“枝晶腐蝕方法”內容。 3. 新標準中修訂的技術內容 3.1 范圍 新標準規定了鋼的低倍組織及缺陷的熱、冷酸蝕法(枝晶腐蝕法)及電解腐蝕法。新標準適用于鋼的低倍組織及缺陷的宏觀檢驗,并規定鋼的低倍組織及缺陷的腐蝕試劑、腐蝕方法、腐蝕條件,適用的鋼種以及規定鋼的宏觀組織形貌的成像方法。 新標準增加了“枝晶腐蝕法”,使新標準規定的方法更全面、有效地滿足現階段鋼的宏觀檢驗需要。 3.2 試樣 3.2.1 試樣截取 由于原標準中對鑄坯取樣規定主要側重模鑄坯,所以此次新修訂根據連鑄坯生產工藝現狀及連鑄坯質量控制水平的要求,修改了鑄坯試樣檢驗的截取方法。增加了“在對應連鑄澆鑄工藝參數(如拉速)穩定條件下截取連鑄坯試樣,代表常規取樣。對于連鑄板坯可取全截面或半截面橫向試樣,方、圓坯取橫向全截面試樣”的內容。 3.2.2 取樣方法 將原“取樣方法”改為“試樣加工”,試樣檢驗面距火焰切割面參考尺寸由“不小于40mm”改為“不小于25mm”,增加了枝晶腐蝕法和電解腐蝕法對加工后試樣檢驗面表面粗糙度的要求。增加了“枝晶腐蝕:機加工磨光Ra≤0.1μm;磨光后的試樣進行機械拋光或手動拋光,達到 Ra≤0.025μm”的內容。 3.3.3 試樣尺寸 由于在實際檢驗中試樣厚度一般是根據實驗條件而定的,對實驗結果無影響,試樣厚度由“一般20 mm”改為“一般20~30 mm”,增加了“其他類型試樣尺寸可按相關標準、技術協議的規定執行”。 3.3 試驗方法 3.3.1 熱酸浸蝕法 在試樣腐蝕效果處理上增加了“如果發生欠腐蝕,則再繼續進行腐蝕”內容,對發生過腐蝕情況,原標準規定除去1mm,一般不能保證完全消除過腐蝕痕跡。因此,對試面的重新加工量修改為:“除去2mm 以上再進行重新腐蝕”。 新標準對硅鋼、雙相不銹鋼、耐熱鋼的腐蝕時間進行了修改,增加了10~20 min,因為根據多年來的實際檢驗操作經驗,原標準規定的熱酸蝕時間不足,特別對大試樣、合金元素含量高的試樣更需要延長時間,因此標準中規定的時間范圍應加寬,以利于各種試樣檢驗參照。 對熱酸蝕溫度進行了修改:原標準規定酸液的溫度為60~80℃,實際操作中酸液溫度在60~70℃時,腐蝕反應及其緩慢,腐蝕效果不好,效率低,因此新修訂為70~90℃,實際檢驗操作時,在這個溫度范圍時,酸液對試樣表面的腐蝕強度、速度適中,腐蝕時間與標準規定的相匹配。 3.3.2 冷酸浸蝕法 對冷酸蝕試劑,在進行了大量的實驗驗證基礎上,原則上保留了原標準中切實好用的試劑,但對腐蝕性較大,對操作者難以控制的試劑在征求多個實驗廠家意見基礎上作了刪除;對直接采用幾種強酸配制的腐蝕性強,對操作者刺激性較大的試劑也不采用。如改進了第8 號試劑,“鹽酸50 mL,硝酸25 mL,水25mL”適用于合金鋼,增加第11 號試劑,“鹽酸10mL,酒精100mL,苦味酸1g”適用于不銹鋼和高鉻合金鋼。 在對冷酸蝕試劑的使用說明中增加了“對特殊產品的質量檢驗,采用標準中的哪種腐蝕劑可根據腐蝕效果由供需雙方協商而定”的補充內容。增加的枝晶腐蝕內容主要包括枝晶腐蝕方法,腐蝕試劑種類和適用的鋼種,其中所推薦的腐蝕試劑是由多家試驗室聯合試驗證明使用效果良好的試劑。對“電解腐蝕法”這一節,新標準未作修改。 4. 其他 4.1 試驗室環境及操作安全 新標準修訂后增加“試驗室環境及操作安全”一章,對試驗所涉及的實驗室環境及檢驗的基本安全操作,按照ASTM E2014-2011《金相實驗室安全指南》標準規定執行。若現行國家標準“金相實驗室安全指南”出臺,相關安全內容將有所依據,所采用的ASTM E2014-2011 內容一并取消。 新標準明確了腐蝕試驗后的殘余廢酸,按照GB8978-1996《污水綜合排放》標準中第4.2.1.2 第二類污染物排放規定處理。鋼的酸蝕實驗所產生的廢酸直接排放地下對環境產生污染,該問題在原標準執行過程中突出表現出來,已經引起政府相關部門和機構的重視。將GB8978引入新標準中,解決廢酸排放的污染問題,也符合節能環保的基本國策。 4.2 檢驗結果 由于新標準只涉及鋼的低倍組織和缺陷形貌的腐蝕方法,而評級方法另有相關標準規定,新標準不涉及有關評級的內容。因此新標準將原標準“結果評定”修改為“檢驗結果”??紤]到金相組織宏觀成像技術的發展,增加了“由熱酸浸蝕法、冷酸浸蝕法、電解腐蝕法顯示出的鋼的低倍組織和缺陷形貌可采用照相或掃描成像的方法獲得;由枝晶腐蝕法顯示出的鋼的枝晶組織和缺陷形貌可采用分辨率參數大于1000dpi 的掃描成像方法獲得”的內容。刪除了“鋼的低倍組織和缺陷的評定,按有關標準或雙方協議的技術條件進行”的內容。同時刪除了原標準中第 5 條“試樣的保存”內容。 還將“檢驗結果的缺陷類型和級別”,修改為“根據用戶需要可以提供鋼的低倍凝固組織和缺陷形態圖”。
08-05
不銹鋼緊固件耐蝕性能的影響因素
不銹鋼緊固件耐蝕性能的影響因素 不銹鋼一般在大氣中是“不生銹的”,所謂的不銹是一個相對的概念,其耐蝕性是有條件的,在一定條件下,不銹鋼也會發生腐蝕。目前還沒有在任何腐蝕環境中均有不銹性、耐蝕性的不銹鋼。不銹鋼緊固件易發生的比較嚴重的腐蝕形式是局部腐蝕;這其中主要包括應力腐蝕開裂、點蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕及疲勞腐蝕等。 1、環境介質的影響 一定腐蝕類型通常是在一些特定環境條件下發生,點蝕易發生于有特殊離子的介質;縫隙腐蝕可能發生于溶液停滯的縫隙中或屛蔽的表面內,金屬或金屬與非金屬的結合處,與鉚釘、螺栓、墊圈、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接觸處;應力腐蝕開裂發生的必要條件是有拉應力(不論是殘余應力還是外加應力,或二者兼而有之)和特定的腐蝕介質存在等等。 環境影響不銹鋼緊固件的耐蝕性能,以點蝕為例,環境介質的組成、濃度、壓力、溫度、PH值等對不銹鋼緊固件的耐蝕性能都有影響。不銹鋼易在含鹵族元素陰離子CI-、Br-、I-的介質中發生點蝕。一般認為只有當鹵族元素達到一定濃度時才能發生點蝕,不銹鋼緊固件的點蝕電位與鹵族元素濃度等關系,介質中如存在OH-、SO42-等陰離子,會對不銹鋼緊固件的點蝕起緩蝕作用,效果按下列而遞減;OH->NO3->AC->SO42->CIO4-。同時介質中的溫度、PH值、流速都影響不銹鋼緊固件的點蝕;溫度升高,不銹鋼緊固件的點蝕電位降低,更易發生點蝕;PH>10使點蝕電位上升,小于10時影響很小,一般介質流速增大,點蝕傾向降低。對不銹鋼緊固件而言,有利減少點蝕的流速為1m/s左右,若流速過大,則將發生沖刷腐蝕。 2、化學成分的影響 不銹鋼緊固件之所以在某些環境中耐蝕,是與其鈍化性能有關的。鋼處于鈍化狀態時,在表面能形成致密的氧化膜,使腐蝕過程受到阻滯,腐蝕暫時停止。 鉻是不銹鋼中最基本的元素,同時也是提高鋼的鈍化膜穩定性的必要元素。當含鉻量達到12%時,合金可達完全自鈍化的能力。合金的自鈍化能力在一定程度上決定著不銹鋼的耐蝕性能,因此,奧氏體不銹鋼中的含鉻量不能少于12%,現在市場較多SUS304的含鉻量均少于12%。 鎳是提高鋼的耐蝕性的元素,在非氧化性的硫酸中更為顯著。鎳加入鉻不銹鋼中,能提高其在硫酸、醋酸、草酸及中性鹽(特別是硫酸鹽)中的耐蝕性。 錳也能提高鉻不銹鋼在有機酸如醋酸、甲酸和乙醇酸中的耐蝕性,且比鎳更有效。 鉬能提高不銹鋼鈍化能力,擴大其鈍化介質范圍,如在熱硫酸、稀鹽酸、磷酸和有機酸中的使用。含鉬的不銹鋼中可形成含鉬的鈍化膜,在許多強腐蝕介質中具有很高的穩定性,它還能防止氯離子對膜的破壞。 硅能提高鋼在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中的耐蝕性。不銹鋼中一般加入2%-4%的硅,可提高其在上述介質中的耐蝕性。 3、組織結構的影響 不銹鋼按GB/T20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》標準中的牌號有143個。鐵素體不銹鋼有18個牌號;馬氏體不銹鋼有38個牌號;奧氏體不銹鋼有66個牌號;沉淀硬化不銹鋼有10個牌號;以及奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼有11個牌號。一般而言,在鉻含量相當的不銹鋼中,奧氏體不銹鋼的耐蝕性最好,鐵素體不銹鋼次之,馬氏體不銹鋼較差。 3.1 奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼在許多介質中具有優良的耐全面腐蝕性能,但對晶間腐蝕和應力腐蝕最敏感。 晶間腐蝕產生的一個重要因素就是材料本身的組織結構,即金屬或合金本身晶粒與晶界化學成分差異,晶界結構、元素的固溶特點,沉淀析出過程、固溶擴散等金屬學問題,導致電化學不均勻性,使金屬具有晶間腐蝕傾向。 3.2 鐵素體不銹鋼 鐵素體不銹鋼也有晶間腐蝕傾向,但與含碳、鉻-鎳奧氏體不銹鋼相比,一般普通鈍度的鐵素體不銹鋼更易遭受敏化,從而具有更高的晶間腐蝕傾向。鐵素體不銹鋼在氯化物介質中具有良好的抗應力腐蝕開裂性能,比奧氏體不銹鋼強得多,但也非絕對不產生,裂紋常源于晶間腐蝕和點蝕。 3.3 奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼 奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼兼有奧氏體鋼和鐵素體鋼的特征,一般來說,雙相不銹鋼的耐蝕性能大體同含鉻鉬相當的高鉻鐵素體不銹鋼或鉻鎳奧氏體不銹鋼相近,并受組織結構相比例影響,但與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼具有更高的耐晶間腐蝕性能和耐應力腐蝕開裂性能。 3.4 馬氏體不銹鋼 馬氏體不銹鋼的耐蝕性較奧氏體、鐵素體不銹鋼都要差,其主要優點是可以通過熱處理強化,適用于對強度、硬度、耐磨性等要求較高并兼有一定耐蝕性的緊固件。 3.5 沉淀硬化不銹鋼 沉淀硬化不銹鋼兼具有強度高、耐蝕性好的特點,其耐蝕性不但與成分有關,且與熱處理密切相關。微細相的析出、時效反應對耐蝕性能都是有害的。這類不銹鋼的高強度特點,使用時也可能發生氫脆或應力腐蝕。這是必須注意的。 總之,不銹鋼緊固件中的各種組織結構、相及化學成分含量,如硫化物、δ-鐵素體相、σ-相、αˊ-相、沉淀硬化不銹鋼中的析出相,敏化的晶界及焊縫都可能對不銹鋼緊固件的抗點蝕性能有影響。
07-30
碳素結構鋼中磷偏析的形成開裂淺析
碳素結構鋼中磷偏析的形成開裂淺析目前,國內鋼廠提供的碳素結構鋼盤條、棒料普通規格均是φ5.5-φ45,較為成熟的范圍是φ6.5-φ30。對小規格的盤條、棒料原材料中磷偏析造成的質量事故較多。下面談談磷偏析的影響,以及形成開裂的分析,供同行參考。?磷加入鐵中可相應地使鐵碳相圖中的奧氏體相區封閉,因此,必然擴大固相線與液相線之間的距離。當含磷的鋼從液態冷卻至固態時,需要通過較寬的溫度區域。磷在鋼中的擴
02-21
緊固件之高溫螺栓使用性能
緊固件之高溫螺栓使用性能緊固件高溫螺栓包括耐火材料和耐熱材料,有無機化合物,也有高分子聚合物材料。為了大家便于利用緊固件高溫螺栓的使用,中華標準件網對緊固件高溫螺栓的使用過程變化及影響高溫螺栓的使用壽命有所講解。?高溫螺栓在運行中發生的變化1、結構特點螺栓螺紋根部位應力集中區域,尤其是螺栓扣的根部處,應力集中尤為嚴重。要求螺栓擰緊后能保持氣密性的時間,一般為一個大修期,即(2~3)*10000小時
2019
08-23
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