基本介紹
概念
緊固兩個或兩個以上零件(或構件)緊固連線成為一件整體時所採用的一類機械零件的總稱。
套用
緊固件是作緊固連線用且套用極為廣泛的一類機械零件。在各種機械、設備、車輛、船舶、鐵路、橋樑、建築、結構、工具、儀器、儀表和用品等上面,都可以看到各式各樣的緊固件。它的特點是品種規格繁多,性能用途各異,而且標準化、系列化、通用化的種度也極高。因此也有人把已有國家標準的一類緊固件稱為標準緊固件,或簡稱為標準件。
緊固件是套用最廣泛的機械基礎件。隨著我國2001年加入WTO並步入國際貿易大國的行列。我國緊固件產品大量出口到世界各國、世界各國的緊固件產品也不斷湧入中國市場。緊固件作為我國進出口量較大的產品之一,實現與國際接軌,對推動中國緊固件企業走向世界,促進緊固件企業全面參與國際合作與競爭,都具用重要的現實意義和戰略意義。由於每個具體緊固件產品的規格、尺寸、公差、重量、性能、表面情況、標記方法,以及驗收檢查、標誌和包裝等項目的具體要求,是分別規定在幾個國家(行業)標準中,例如有英標、德標和美標。
常用檢測儀器
緊固件的開發設計最重要的環節是質量管控,從進料到成品出貨有幾大關口,這幾大關口有不同的檢驗方式。首先進料有相關是外觀、尺寸、元素、性能、有害物質檢測等等;過程方面更多的是外觀、尺寸、敲擊實驗、鍛流線;熱處理更多的是外觀、硬度、扭矩、拉力、金相等等;表面處理更多的是一些氫脆測試、鍍層、鹽霧等,包括出貨有一個有害物質檢測。在尺寸、外觀檢測上,常見的是二次元、輪廓測量儀、三坐標測量儀、影像分選機(這個是個全選機);力學和化學檢測上,主要有硬度機(洛式和維氏)、拉力機、金相顯微鏡;材料檢測上,有一個光譜分析儀、鹽霧試驗機。
零件
它通常包括以下12類零件:
1.螺栓:由頭部和螺桿(帶有外螺紋的圓柱體)兩部分組成的一類緊固件,需與螺母配合,用於緊固連線兩個帶有通孔的零件。這種連線形式稱螺栓連線。如把螺母從螺栓上鏇下,有可以使這兩個零件分開,故螺栓連線是屬於可拆卸連線。
2.螺柱:沒有頭部的,僅有兩端均外帶螺紋的一類緊固件。連線時,它的一端必須鏇入帶有內螺紋孔的零件中,另一端穿過帶有通孔的零件中,然後鏇上螺母,即使這兩個零件緊固連線成一件整體。這種連線形式稱為螺柱連線,也是屬於可拆卸連線。主要用於被連線零件之一厚度較大、要求結構緊湊,或因拆卸頻繁,不宜採用螺栓連線的場合。
3.螺釘:也是由頭部和螺桿兩部分構成的一類緊固件,按用途可以分為三類:機器螺釘、緊定螺釘和特殊用途螺釘。機器螺釘主要用於一個緊定螺紋孔的零件,與一個帶有通孔的零件之間的緊固連線,不需要螺母配合(這種連線形式稱為螺釘連線,也屬於可拆卸連線;也可以與螺母配合,用於兩個帶有通孔的零件之間的緊固連線。)緊定螺釘主要用於固定兩個零件之間的相對位置。特殊用途螺釘例如有吊環螺釘等供吊裝零件用。
4.螺母:帶有內螺紋孔,形狀一般呈顯為扁六角柱形,也有呈扁方柱形或扁圓柱形,配合螺栓、螺柱或機器螺釘,用於緊固連線兩個零件,使之成為一件整體。
5.自攻螺釘:與機器螺釘相似,但螺桿上的螺紋為專用的自攻螺釘用螺紋。用於緊固連線兩個薄的金屬構件,使之成為一件整體,構件上需要事先制出小孔,由於這種螺釘具有較高的硬度,可以直接鏇入構件的孔中,使構件中形成回響的內螺紋。這種連線形式也是屬於可拆卸連線。
6.木螺釘:也是與機器螺釘相似,但螺桿上的螺紋為專用的木螺釘用螺紋,可以直接鏇入木質構件(或零件)中,用於把一個帶通孔的金屬(或非金屬)零件與一個木質構件緊固連線在一起。這種連線也是屬於可以拆卸連線。
7.墊圈:形狀呈扁圓環形的一類緊固件。置於螺栓、螺釘或螺母的支撐面與連線零件表面之間,起著增大被連線零件接觸表面面積,降低單位面積壓力和保護被連線零件表面不被損壞的作用;另一類彈性墊圈,還能起著阻止螺母回松的作用。
8.擋圈:供裝在機器、設備的軸槽或孔槽中,起著阻止軸上或孔上的零件左右移動的作用。
9.銷:主要供零件定位用,有的也可供零件連線、固定零件、傳遞動力或鎖定其他緊固件之用。
10.鉚釘:由頭部和釘桿兩部分構成的一類緊固件,用於緊固連線兩個帶通孔的零件(或構件),使之成為一件整體。這種連線形式稱為鉚釘連線,簡稱鉚接。屬與不可拆卸連線。因為要使連線在一起的兩個零件分開,必須破壞零件上的鉚釘。
11.組合件和連線副:組合件是指組合供應的一類緊固件,如將某種機器螺釘(或螺栓、自供螺釘)與平墊圈(或彈簧墊圈、鎖緊墊圈)組合供應;連線副指將某種專用螺栓、螺母和墊圈組合供應的一類緊固件,如鋼結構用高強度大六角頭螺栓連線副。
12.焊釘:由於光能和釘頭(或無釘頭)構成的異類緊固件,用焊接方法把他固定連線在一個零件(或構件)上面,以便再與其他零件進行連線。
13.鋼絲螺套:鋼絲螺套是一種新型的螺紋連線元件,是由高強度、高精度的耐腐蝕菱形絲精製而成。形如彈簧,安裝在基體特定螺孔中,其內表面形成標準螺紋,與螺釘(螺栓)配合時,可明顯提高螺紋連線強度和耐磨性;特別在鋁、鎂、鑄鐵、塑膠等低強度材料上。鎖緊型是在普通型的基礎上增加一圈或幾圈鎖緊圈。新鄉永達實業有限公司是專業生產鋼絲螺套的廠家,建議鋼絲螺套嵌入鋁、鎂合金、鑄鐵、玻璃鋼、塑膠等低強度的工程材料的螺紋中,能形成標準的M、MJ螺紋,具有連續強度、抗衝擊和耐磨損的功能,並能分散應力保護基體螺紋,大大延長基體的使用壽命。同時,改善了螺紋的受力情況,形成了彈性連線,消除了內外螺紋之間的螺距和牙型半角誤差,使螺紋上的負荷均勻分布,保護了基體螺紋不被損壞,延長使用壽命
加工
緊固件包括:螺栓、螺柱、螺釘、螺母、墊圈、銷。鎖死或咬死常發生在不鏽鋼,鋁合金及鈦合金材料的緊固件上,這些金屬合金本身有防腐蝕性能,會在表面受損傷時,在金屬表面產生一層薄的氧化層來防止進一步鏽蝕。當不鏽鋼的緊固件被鎖緊時,牙紋間所產生的壓力與熱量會破壞這一氧化層,使的金屬螺紋間發生阻塞或剪下,進而發生黏著的現象。當這一現象持續發生時,將使不鏽鋼緊固件完全鎖死,再也無法拆下或繼續鎖上。通常這一系列的阻塞_剪下_黏著_鎖死的一連串動作就發生在短短几秒鐘,所以正確認識使用這類緊固件,方可預防這種現象。1.正確選擇產品a.使用前先確認產品的機械性能是否能滿足使用需求,如螺絲的抗拉強度與螺母的保證載荷。螺絲的長度要選擇適當,以鏇緊後露出螺母1-2個牙距為準。b.使用前查看螺紋是否粗糙,螺紋間是否有鐵屑或污物,這些東西常會導致鎖死。c.使用前可以給緊固件做潤滑處理,建議使用黃油,二硫化鉬,雲母,石墨或滑石粉來做潤滑,一般使用浸蠟處理來做潤滑防鎖死。
2.使用時注意使用方法a.鏇入的速度力量要適當,不要過快過大,儘可能選用扭力扳手或套筒扳手,避免使用活動扳手或電動扳手。速度過快會使溫度急速上升而導致鎖死。b.施力的方向,螺母必須垂直於螺絲的軸線進行鏇入。c.使用墊圈能有效防止上鎖過緊的問題。
國家標準
現行國家標準GB/T1237-2000緊固件標記方法
GB/T3098.2-2000緊固件機械性能螺母粗牙螺紋
GB/T3098.3-2000緊固件機械性能緊定螺釘
GB/T3098.4-2000緊固件機械性能螺母細牙螺紋
GB/T3098.5-2000緊固件機械性能自攻螺釘
GB/T3098.6-2000緊固件機械性能不鏽鋼螺栓、螺釘和螺柱
GB/T3098.7-2000緊固件機械性能自擠螺釘
GB/T3098.14-2000緊固件機械性能螺母擴孔試驗
GB/T3098.15-2000緊固件機械性能不鏽鋼螺母
GB/T3098.16-2000緊固件機械性能不鏽鋼緊定螺釘
GB/T3103.3-2000緊固件公差平墊圈
GB/T5779.1-2000緊固件表面缺陷螺栓、螺釘和螺柱一般要求
GB/T5779.2-2000緊固件表面缺陷螺母
GB/T5779.3-2000緊固件表面缺陷螺栓、螺釘和螺柱特殊要求
GB/T2-2001緊固件外螺紋零件的末端
GB/T5267.1-2002緊固件電鍍層
GB/T90.1-2002緊固件驗收檢查
GB/T90.2-2002緊固件標誌與包裝
GB/T3098.11-2002緊固件機械性能自鑽自攻螺釘
GB/T3103.1-2002緊固件公差螺栓、螺釘、螺柱和螺母
GB/T3098.13-1996緊固件機械性能螺栓與螺釘的扭矩試驗和破壞扭矩公稱直徑1~10mm
GB/T3098.12-1996緊固件機械性能螺母錐形保證載荷試驗
GB/T16823.1-1997螺紋緊固件應力截面積和承載面積
GB/T16823.2-1997螺紋緊固件緊固通則
GB/T3098.10-1993緊固件機械性能有色金屬製造的螺栓、螺釘、螺柱和螺母
GB/T3103.2-1982緊固件公差用於精密機械的螺栓、螺釘和螺母
GB/T3103.4-1992緊固件公差耐熱用螺紋連線副
GB/T3104-1982緊固件六角產品的對邊寬度
GB/T3098.17-2000緊固件機械性能檢查氫脆用預載荷試驗平行支承面法
GB/T18747.1-2002厭氧膠粘劑扭矩強度的測定(螺紋緊固件)
GB/T5267.2-2002緊固件非電解鋅片塗層
GB/T8446.3-2004電力半導體器件用散熱器第3部分:絕緣件和緊固件
GB/T3098.19-2004緊固件機械性能抽芯鉚釘
GB/T3098.20-2004緊固件機械性能蝶形螺母保證扭矩
GB/T3098.18-2004緊固件機械性能盲鉚釘試驗方法
GB/T3099.2-2004緊固件術語盲鉚釘
GB/T4459.1-1995機械製圖螺紋及螺紋緊固件表示法
GB/T5276-1985緊固件螺栓、螺釘、螺柱及螺母尺寸代號和標註
GB/T5277-1985緊固件螺栓和螺釘通孔
GB/T5278-1985緊固件開口銷孔和金屬絲孔
GB/T10431-2008緊固件橫向振動試驗方法
GB/T3099.1-2008緊固件術語螺紋緊固件、銷及墊圈
GB/T5267.3-2008緊固件熱浸鍍鋅層
GB/T16938-2008緊固件螺栓、螺釘、螺柱和螺母通用技術條件
GB/T3098.21-2008緊固件機械性能第21部分:不鏽鋼自攻螺釘
GB/T6189-1986緊固件用六角花形E型
GB/T5267.4-2009緊固件表面處理耐腐蝕不鏽鋼鈍化處理
GB/T3098.22-2009緊固件機械性能細晶非調質鋼螺栓、螺釘和螺柱
GB/T17645.511-2010工業自動化系統與集成零件庫第511部分:機械系統與通用件:緊固件參考字典
GB/T90.3-2010緊固件質量保證體系
GB/T11577-2010船用貨櫃緊固件
GB/T9125-2010管法蘭連線用緊固件
GB/T16823.3-2010緊固件扭矩-夾緊力試驗
GB/T3098.1-2010緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱
GB/T3098.9-2010緊固件機械性能有效力矩型鋼鎖緊螺母
GB/T3098.8-2010緊固件機械性能-200℃~+700℃使用的螺栓連線零件
GB/T26547-2011螺紋緊固件用迴轉式工具性能試驗方法
GB/T152.1-1988緊固件鉚釘用通孔
GB/T152.2-1988緊固件沉頭用沉孔
GB/T152.3-1988緊固件圓柱頭用沉孔
GB/T152.4-1988緊固件六角頭螺栓和六角螺母用沉孔
GB/T13682-1992螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗方法
GB/T13806.1-1992精密機械用緊固件十字槽螺釘
GB/T13806.2-1992精密機械用緊固件十字槽自攻螺釘刮削端
發展現狀
全球經濟持續低迷、海外出口貿易蕭條,國內外諸多緊固件企業,正面臨著嚴峻的考驗。加速經濟轉型和結構升級迫在眉睫,開拓海外市場無疑是當前緊固件行業發展的重要出路。從2011年四季度到2012年上半年,受客觀環境的影響,緊固件產業的發展速度或將放慢,但從2012年三季度開始,隨著政策的到位,十八大的召開,以及即將推出的一系列發展政策等,能促進行業進一步發展。並且必須要堅持創新和調整轉型,要繼續緊緊依託汽車、新能源、航空航天、造船、城市交通、IT、電子電器、建築等重點產業,加速緊固件產品最佳化和升級,促進緊固件全行業健康穩健地發展。全球緊固件市場規模超過500億美元,2012年中國緊固件總產量也有望達到680萬噸左右。但與美國、日本等製造業強國相比,我國緊固件行業還存在較大差距。
機械工業
機械工業是緊固件主要的用戶之一。由於中國對機械基礎件在機械工業中的重要地位認識較晚,長期缺乏投入,致使整個行業基礎差、底子薄、實力弱。特別是隨著中國主機水平的提高,機械基礎件落後於主機的瓶頸現象日益顯現。當今,雖然在技術引進、技術改造、科研開發等方面,國家給予了一定的支持,但與當前市場需求及國外水平相比,仍有不小差距,具體表現在:產品品種少、水平低,質量不穩定,早期故障率高,可靠性差。緊固件作為機械行業主要基礎件產品,機械工業的發展,也對緊固件產品提出更高的要求。國內普通標準緊固件一直供過於求,而高檔緊固件(高溫度、異型、鈦塑複合、特殊性能等緊固件)供不應求,還要依賴進口。國家機械局把"普通標準緊固件"列為限制發展產品,"高強度異型緊固件"列為當前鼓勵發展產品。高強度緊固件隨著國家工業化水平的提高和技術進步,使用量逐步增加。
高強度汽車緊固件
本次調查共訪問和調查了13家國內汽車緊固件公司,被調查公司均已經通過TS16949體系認證。平均1輛轎車的緊固件約1500個,每輛車螺栓裝配的總時間約2.5~3.2h。可見緊固件的品種和質量對主機水平及整車質量具有重要影響。本文從高強度螺紋緊固件生產的工藝過程人手,對高強度螺紋緊固件的國產化和供貨質量的管理工作進行分析。高強度螺紋緊固件產品流程高強度螺紋緊固件生產的工藝過程為原材料改制→冷鐓成形→螺紋加工(滾絲或者搓絲)→熱處理→表面處理→分選包裝,10.9級以上一般採用熱處理後滾絲工藝。汽車緊固件材料高強度螺栓常用的鋼材牌號為8.8級螺栓用35鋼、45鋼、ML35鋼;10.9級螺栓用35CrMo;40Cr;12.9級螺栓用35CrMo,42CrMo、SCM435。國內緊固件用原材料基本是熱軋狀態,而像日本等國生產的緊固件用鋼基本上是可直接冷鐓狀態,用戶無需預處理,可從環節上降低成本。緊固件失效的常見失效形式有裝配拉長、疲勞斷裂和延遲斷裂。冷鐓成形和螺紋加工(滾絲或搓絲、攻牙)螺紋緊固件的質量除材料外,成形設備和螺紋加工設備及模具(生產工藝及其裝備)是保證其質量的關鍵因素。尤其是大批量多品種供貨狀態下,對加工精度要求高的汽車緊固件,如何保證產品的一致性及缺陷的預防是緊固件生產面臨的問題之一。被調查公司的冷鐓設備和螺紋加工設備,其國產設備約占40%,台灣設備占50%,進口(歐美、日本)設備約占10%;常見缺陷有尺寸和形位公差超差、頭部折迭、螺紋流線鐓斷、齒部皺紋和裂紋等。國內緊固件廠限於資金或其他原因,較多採用國產設備和台灣設備來生產汽車用緊固件,對於保證大規模生產高端緊固件產品的尺寸公差和形位公差,應該加大線上監控手段和模具製作水平。消除生產中的不合格品,從而保證主機廠、整車廠的裝配質量。被調查的緊固件企業80%左右有熱處理設備,且採用台灣熱處理工藝線居多;工藝線設備為連續式網帶爐,帶氣氛保護,並由計算機控制氣氛、溫度和工藝參數。高強度緊固件行業是一個競爭力比較大的行業,想要對於高強度緊固件行業技術和市場有一個透徹,客觀的分析,我們需要從以下幾個方面入手:國內高強度緊固件行業企業競爭格局高強度緊固件行業產業政策高強度緊固件產品技術標準與規我國高強度緊固件產品技術競爭格局中國高強度緊固件市場盈利水平高強度緊固件產品核心技術研發動態關於這六個方面,國內很多研究機構都有比較深入的調研與研究,也有諸多機構長期從事於該行業的調研研究。
反傾銷裁定
中國是世界上最大的螺絲、螺母和螺栓等碳鋼緊固件生產國,歐盟是這些產品的主要市場。2009年1月,歐盟決定對中國碳鋼緊固件產品徵收26.5%至85%的反傾銷稅。同年7月31日,中國將歐盟有關立法及反傾銷措施訴諸世貿組織爭端解決機制。此案成為中國在世貿組織起訴歐盟的第一案。2011年7月15日世貿組織抗訴機構發布報告最終裁定中國在與歐盟關於緊固件的貿易爭端中勝訴。中國商務部條約法律司負責人16日對裁決表示歡迎,並稱此案中方勝訴具有重大意義,將有助於改善中國企業在包括歐盟在內的國際市場的競爭環境,也將增強世貿成員對世貿規則和多邊貿易體制的信心。“這不僅是中國產業的勝利,也是世貿組織規則的勝利。”這位負責人稱。世貿組織抗訴機構在15日發布的裁決報告中認定歐盟《反傾銷基本條例》第9(5)條關於單獨稅率的法律規定違反世貿規則;同時,抗訴機構推翻專家組的部分裁決,支持中方的立場,裁定歐盟針對中國螺絲、螺母、螺栓等碳鋼緊固件實施的反傾銷措施,在國內產業認定、正常價值和出口價格的公平比較等方面也違反了世貿組織規則。中國商務部條法司負責人表示,歐盟是世界上對中國產品發起反傾銷調查最多的世貿組織成員之一,其《反傾銷基本條例》第9(5)條關於單獨稅率的法律規定長期使中國企業遭受不公平待遇。他說,中方希望歐方儘快取消與世貿組織規則不符的立法和歧視性反傾銷措施,公平對待中國出口企業,切實維護自由貿易和公平競爭。發展前景
2012年,中國緊固件步入“微增長”時代。儘管全年行業增幅放緩,但從中長期來看,我國緊固件需求仍處於快速增長階段,預計到2013年緊固件產銷將達到720-750萬噸。在這個“微增長”時代,中國緊固件產業仍將面臨持續的壓力和挑戰,但同時也加速了行業洗牌,優勝劣汰,有利於提高產業集中度、促進技術的提升,有利於最佳化發展模式,使企業更注重增強自主創新能力和核心競爭力。 當前,我國國民經濟建設正進入新的發展階段,以大飛機、大型發電設備、汽車、高速火車、大型船舶、大型成套設備等為代表的先進制造也將進入重要的發展方向。由此,高強度緊固件的使用量將迅速增長。而緊固件企業要提高產品技術等級,必須從設備改進、技術提高著手,進行“微轉型”,無論是在品種,還是類型,或消費客體,都要朝著更為多元化的方向發展。同時,由於原材料價格上漲、人力和物力成本不斷增加、人民幣升值、融資渠道難等不利因素,再加上內外銷市場疲軟,緊固件供大於求,導致緊固件價格不升反降,隨著利潤的不斷縮水,企業都不得不過上“微利潤”的日子。 當前,中國緊固件行業面臨著洗牌轉型,持續的產能過剩和緊固件銷售下降,部分企業的生存壓力加大2013年12月日本緊固件出口總量為31,678噸,同比增長19%,環比增長6%;出口總額為2,736,328.4萬日元,同比增長25.2%,環比增長7.8%。12月日本緊固件主要出口目的地為中國大陸、美國和泰國。由此,2013年日本緊固件出口量增加了3.9%,達35萬2,323噸,出口額也增長10.7%,達2,982億8,500萬日元,出口量與出口額皆連續兩年獲得正增長。在緊固件種類當中,除了螺絲(尤其是小螺絲)之外,其他所有的緊固件出口金額都高於2012年,其中出口額與出口量同時增長幅度最大的種類是“不鏽鋼螺母”,出口量增加33.9%,達1,950噸,出口額增加19.9%,達29億7,000萬日元。緊固件輸出品當中重量最重的“其他鋼鐵制螺栓”出口量增加3.6%,達20萬665噸,出口額上升14.4%到1,358億4,600萬日幣。其次重的是“其他鋼鐵制螺栓”出口量增加7.8%到8萬4,514噸,出口額增加10.5%到667億6,500萬日元。從主要稅關的貿易數據來看,名古屋輸出了12萬500噸,占全日本緊固件出口量的34.7%,連續19年奪冠。與2012年相比,名古屋、大阪緊固件出口量皆實現正增長,而東京、橫濱、神戶、門司都是負增長。行業標準
國家標準
1、緊固件產品尺寸方面的標準:具體規定產品基本尺寸方面的內容;帶螺紋的產品,還包括螺紋的基本尺寸、螺紋收尾、肩距、退刀槽和倒角、外螺紋零件的末端尺寸等方面內容。2、緊固件產品技術條件方面的標準。主要包括產品公差、機械性能、表面缺陷、表面處理、產品試驗方面的標準及相應的具體規定的方面的內容。3、螺絲產品驗收檢查、標誌與包裝方面的標準:具體規定產品出廠驗收時抽查項目合格質量水平和抽樣方案,以及產品標誌方法和包裝要求方面的內容。4、標準件,緊固件,螺絲,螺釘的標記方法標準:具體規定產品完整標記方法和簡化標記方法方面的內容。5、緊固件其他方面的標準:如緊固件術語方面的標準,緊固件產品重量的標準等。
業務要求
1、不管是做什麼行業的業務都是比較辛苦的,對於做緊固件的業務依然是比較艱辛的。經過長期的接觸之後,我才知道了原來做緊固件的業務也是需要非常的用心才能夠做好的。在做緊固件的業務中,並不是隨便的人員都能夠做的來的,也都是有著一定的要求。2、說到做緊固件的業務,不管是一個怎樣的業務員,首先要具備的就是足夠的耐心,這樣我們就能夠有的信心去做這份工作,有一些客戶並不是難以跟我們進行溝通,只要我們有足夠的耐心,那么我們能夠和客戶合作緊固件的機會就大一些,還有就是面對一些比較大的緊固件客戶,有時候並不是說一次就能夠拿得下來的,有的時候想要合作需要經過多次的接觸才能夠促成一次合作,所以作為一個業務員,足夠的耐心是必不可少的。 3、接著作為一個緊固件業務員,需要具備的就是持之以恆,有的時候業務員在工作的時候比較艱難,這個時候需要自己及時的調整過來,就不會導致了輕言放棄的現象,畢竟作為業務員,只有我們通過自己的努力,那么我們才能夠有機會去接到客戶緊固件的訂單,我們需要的就是能夠不畏困難,勇敢向前的精神。 4、還有做緊固件的業務員最需要有的一點就是注意細節,如果我們能夠把細節做好了,那么我們有的時候離成功也就不遠了。 以上就是做緊固件業務需要具備的幾個要求。表面處理
緊固件一般都需要經過表面處理,緊固件表面處理的種類很多,一般常用的有電鍍、氧化、磷化、非電解鋅片塗層處理等。但是,電鍍緊固件在緊固件的實際使用中占有很大的比例。尤其在汽車、拖拉機、家電、儀器儀表、航天航空、通訊等行業和領域中使用更為廣泛。然而,對於螺紋緊固件來說,使用中不僅要求具有一定的防腐能力,而且,還必須保證螺紋的互換性,在這裡也可稱之為鏇合性。為了同時滿足螺紋緊固件在使用中要求的“防腐”和“互換”雙重使用性能,制定專門的電鍍層標準是非常必要的。
GB/T5267.1-2002[螺紋緊固件電鍍層]標準是國家標準“緊固件表面處理”系列標準之一,該標準包括:GB/T5267.1-2002[緊固件電鍍層];GB/T5267.2-2002[緊固件非電解鋅片塗層]兩標準。本標準等同採用國際標準ISO4042;1999[螺紋緊固件電鍍層]。本標準代替GB/T5267-1985[螺紋緊固件電鍍層]標準。
本標準規定了鋼和鋼合金電鍍緊固件的尺寸要求、鍍層厚度,並給出了高抗拉強度或硬化或表面淬硬緊固件消除氫脆的建議。本標準適用於螺紋緊固件或其他緊固件電鍍層,對於自攻螺釘、木螺釘、自鑽自攻螺釘和自擠螺釘等可切削或碾壓出與其相配的內螺紋的緊固件也是基本適用的。本標準的規定也適用於非螺紋緊固件,如:墊圈和銷等。
本標準與GB/T5267-1985相比主要變化如下:
調整了術語和定義內容;
取消了電鍍層的使用條件;
增加了螺距P=0.2~0.3mm的鍍層厚度上偏差值的規定,並調整部分其他螺距的鍍層上偏差值的規定;
取消了舊標準有關鍍層厚度驗收檢查的規定,採用GB/T90.1的規定;
調整並補充有關去除氫脆的資料;
取消局部厚度的測量方法;
增加螺紋零件電鍍層的代碼標記制度;
調整對“可容納的金屬鍍層厚度的指導程式;
增加鍍層標記示例。
本標準的附錄D“批平均鍍層厚度的測量方法”和附錄E“螺紋零件電鍍層A類代號標記方法”兩附錄為規範性附錄,附錄A“去除氫脆措施”、附錄B“金屬鍍層鹽霧腐蝕的防護性能”、附錄C“可容納的金屬鍍層厚度的指導程式”、附錄F“鍍層標記示例”、及附錄G“螺釘和螺母的表面積”為資料性附錄。
1、螺紋緊固件的電鍍層厚度
螺紋緊固件在電鍍加工中不論採用滾鍍,還是掛鍍工藝,在一批產品中每個緊固件獲得的鍍層厚度是有差異的,就是同一個緊固件上的鍍層分布也是不均勻的。如螺紋牙頂的鍍層厚度比中徑、牙底厚,螺釘、螺栓兩端的鍍層厚度比中間厚,並且隨著長度直徑比增加而更加顯著。對於螺母也是同樣,由於螺母電鍍加工時的禁止效應作用,使內螺紋上的電鍍層厚度很薄,只有兩端第一扣牙上比中間部分的鍍層要厚,相當於六角扳擰面上的厚度。
2、如何描述一批螺紋緊固件的電鍍層厚度
鑒於螺紋緊固件電鍍層厚度分布的不均勻性,標準中引用了四個關於鍍層厚度的定義,即“公稱鍍層厚度”、“批平均厚度”、“局部厚度”和“有效鍍層厚度”。“公稱鍍層厚度”是指螺紋緊固件的名義鍍層厚度,不能代表實際的鍍層厚度。螺紋緊固件的實際鍍層厚度是用“有效鍍層厚度”來描述。“有效鍍層厚度”包含了“批平均厚度”和“局部厚度”兩方面的內容。
在標準正文第3章中對“批平均厚度”作了定義。螺紋緊固件的電鍍層厚度不能以一個零件的鍍層厚度來代表,不論採用掛鍍或滾鍍工藝加工的螺紋緊固件,同批零件中每個零件不能達到同樣的鍍層厚度,但是厚度的變化是服從常態分配的,我們假定鍍層厚度是均勻分布在該批零件的表面,來計算鍍層的平均厚度,這就引出了“批平均厚度”的概念,可以用批平均厚度值來描述整批螺紋緊固件的鍍層厚度情況。標準表1中“批平均厚度”是一個範圍來表示。最小批平均厚度是確保螺紋緊固件防腐蝕的要求,而最大批平均厚度是保證螺紋緊固件鍍後螺紋的鏇合性。
“局部厚度”在標準中實際指的是最小局部厚度,最小局部厚度描述的是螺紋緊固件在規定的局部測試表面上應達到的鍍層厚度的最小規定值。試驗驗證的數據表明,在螺釘、螺栓頭部和螺釘、螺栓、螺母的扳擰表面,這些規定的局部測試表面上測得的局部鍍層厚度值,都大於其批平均厚度值,通常批平均厚度值符合要求,最小局部厚度也能滿足要求。測試結果也證實了“公稱鍍層厚度”、“批平均厚度”和“局部厚度”的數值關係是正確的,這就構成了螺紋緊固件電鍍層厚度檢測、驗收的理論依據。
標準中規定的“公稱鍍層厚度”、“批平均厚度”和“局部厚度”
1、普通螺紋可容納的鍍層厚度
本標準的電鍍層厚度適用於GB/T192、GB/T2516和GB/T9145規定的普通螺紋,除非為了滿足防腐蝕功能的需要,對螺紋緊固件螺紋或其他部位允許儘可能地制出比標準螺紋更厚的鍍層。
螺紋緊固件可容納的鍍層厚度取決於螺紋基本偏差的可利用性,通俗地說就是取決於螺紋的螺距和螺紋公差帶的位置。優先用於電鍍層的螺紋公差帶位置為:
外螺紋:g、f、e;
內螺紋:G;或有要求時:H。
為了降低螺紋緊固件因電鍍層厚度造成的螺紋裝配中產生干涉的風險,電鍍層厚度不能超過1/4螺紋基本偏差。標準表2給出了規定測量局部厚度和批平均厚度值的最大數值。
當有些螺紋緊固件要求較高的抗腐蝕性能時,鍍層厚度大於表2數值,或零件螺距小於表2數值時,需要將電鍍前螺紋尺寸制出特殊的極限和公差。當對特殊螺紋的公差限制在外螺紋接近最小實體條件或內螺紋接近最大實體條件的範圍內時,表2給出最小螺距極限尺寸是適用的。當對要求提供較大的基本偏差或在螺紋公差帶H的位置時,這是其他方法不
能實現的,為了能提供較大的基本偏差,只有移動整個螺紋公差帶。但是這可能明顯地削弱螺紋的嚙合強度。
2、鍍前尺寸的檢查
鍍前尺寸的檢查是一項很重要的工作,它關係到鍍後尺寸是否能滿足要求的關鍵,所以應該套用相應等級的螺紋通、止量規和大(小)徑檢驗規來檢查鍍前螺紋尺寸,鍍前尺寸檢查合格後,方可進行電鍍工序生產。
3、鍍後尺寸及其他要求的檢查
電鍍後螺紋緊固件除螺紋尺寸外,在沒有特殊要求時,其他產品尺寸要求適用於鍍前檢查,鍍後不進行檢查。為了保證鍍後螺紋的鏇合性,鍍後螺紋的檢查用符合GB/T3934規定的,公差帶位置為h或H螺紋通規來檢查外螺紋或內螺紋。也就是說,外螺紋在電鍍後螺紋尺寸不應超出零線,內螺紋也不應低於零線。
鍍後電鍍層的外觀、耐腐蝕性、粘著性及韌性等要求應符合相關的國家標準的規定。
4、鍍層厚度的測量
螺紋緊固件局部厚度測量的部位按標準正文圖1所示的頭部頂面或扳擰面為測量表面進行,測量方法可用破壞性或非破壞性鍍層標準規定的方法進行。
破壞性測量方法包括直接測定法、點滴法、計時液流法、陰極溶解庫侖法和顯微鏡法等;非破壞性測量方法包括電磁感應法和渦流法等。
批平均厚度的測量應按標準中規範性附錄D規定的方法進行。
附錄D中給出了鎘和鋅單層電鍍及鎳和鎳+鉻電鍍層兩種批平均厚度的測量方法。這實際上還是稱重法。稱重法的主要設備是分度值為0.1mg的分析天平。這種測試方法雖然步驟較多,不能適應生產現場快速檢測的需求,但是測量技術容易掌握,是一種比較實用的測試方法。
在測量的過程中必須注意將被測試的電鍍螺紋緊固件樣品放入到退鍍液中,一定要讓螺紋緊固件樣品表面全部被溶液浸沒,同時翻滾樣件,沸騰終止就表明退鍍完成,應立即取出樣件,如不能及時取出,退鍍液會繼續溶解基體,給測量造成誤差。
測量螺紋緊固件批平均厚度必須需要零件的表面積的參數,測量每個零件的表面積是不可能的,也是不必要的。因為,處在上限尺寸的的螺紋緊固件的表面積,雖然大於處在下限尺寸的表面積,但通過計算由於這種表面積之差造成批平均厚度的差別數值上是很小的,也可以說,可忽略不計。
標準中附錄G(資料性附錄)給出了螺栓、螺釘和螺母的表面積計算的指導性意見及部分常用產品表面積的數據。其中把螺栓和螺釘的表面積分解成頭部(包括末端表面積)、無螺紋桿部和螺紋桿部三部分。螺栓、螺釘頭部形狀較多,是形成螺栓、螺釘多品種的主要因素,其形狀也較複雜,計算時可以簡化,簡化時可以遵循以下原則;
a、簡化後的幾何形體儘量簡單,以便於計算;
b、簡化後不應出現較大的誤差;
c、可以不考慮倒角、倒圓、開槽及十字槽槽形對表面積的影響;
d、內六角、內六角花形和內花鍵產品的槽形表面積應予計入。
螺紋桿部的表面積實際上是螺鏇表面,在計算這部分表面積時,只按其基本牙形計算,忽略偏差、倒圓、不完整螺紋和牙底形狀對表面積的影響。
電鍍螺母的有效表面積,通常小於實際幾何面積。因為在螺母端面第一扣牙上的鍍層最厚,因此,內螺紋上獲得均勻分布的鍍層是困難的。所以,計算螺母表面積時,把螺母看作既不鑽孔,又不攻絲的實體形狀。通俗的說,就是用螺孔端面面積代替內螺紋的表面積來計算。
1、螺紋緊固件氫脆產生的原因及危害
螺紋緊固件在製造的過程(如:調質(淬火+高溫回火)、氰化、滲炭、化學清洗、磷化、電鍍、滾壓碾制和機加工(不適當的潤滑而燒焦)等工序)和服役環境中,由於陰極保護的反作用或腐蝕的反作用,氫原子有可能進入鋼或其他金屬的基體,並滯留在基體內,在低於屈服強度(合金的公稱強度)的應力狀態下,它將可能導致延伸性或承載能力的降低或喪失、裂紋(通常是亞微觀的),直致在服役過程或儲存過程中發生突然斷裂,造成嚴重的脆性失效。螺紋緊固件,尤其是高強度緊固件經冷拔、冷成形、碾制螺紋、機加工、磨削後,再進行淬硬熱處理、電鍍處理,極易受氫脆的破壞。導致緊固件氫脆的原因很多,但是電鍍處理工序是關鍵的因素之一。
2、緊固件易產生氫脆失效危險的情況及特徵
A、高抗拉強度或硬化或表面淬硬;
B、吸附氫原子;
C、在拉伸應力狀態下。
隨著零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的強化,在酸洗和電鍍過程中。氫的溶解度和因此產生吸收氫的總量也將增加,也就是說零件的氫脆敏感性就越強。直徑較小的零件比直徑較大的零件氫脆敏感性就強。
3、減少電鍍緊固件氫脆的措施
A、加工硬度大於或等於320HV的電鍍緊固件,在清洗過程前,應增加應力釋放過程;在清洗過程中,應使用防腐蝕酸、鹼性或機械方法進行。浸入到防腐酸的時間儘可能的設計為最小持續時間 。
B、硬度超過320HV的緊固件在進行冷拔、冷成形、機械加工、磨削後進行熱處理工序時,則應符合ISO9587D的規定;
C、應儘可能避免有意引入殘餘應力辦法。如:螺栓、螺釘在熱處理後碾制螺紋;
D、經熱處理或冷作硬化的硬度超過385HV或性能等級12.9級及其以上的緊固件不適宜採用酸洗處理,應使用無酸的特殊方法,如:鹼性清洗、噴砂等方法。
E、熱處理或冷作硬化的硬度超過365HV的緊固件,應採用大陰極功率電鍍溶液電鍍工藝。
F、鋼製緊固件為了進行電鍍,表面應經特殊處理,即經最小浸入時間清洗後再進行電鍍。
G、選擇合適的鍍層厚度,因為,鍍層厚度的增加,增加了氫釋放的難度;
H、以下緊固件產品電鍍後必須進行去處氫脆處理:
①、性能等級大於或等於10.9級的螺栓、螺釘和螺柱;
②、硬度大於或等於372HV的彈性墊圈或彈性墊圈組合件;
③、性能等級大於或等於12級的螺母;
④、自攻螺釘、自攻自鑽螺釘、自攻鎖緊螺釘等表面淬硬類緊固件;
⑤、抗拉強度大於或等於1000Mpa或硬度大於或等於365HV金屬彈性夾等緊固件。
4、去除氫脆的措施
去除氫脆的措施實際上就是烘乾過程,可以說是為了使氫脆減少到最小,在給定的溫度下和規定的時間內,將零件加熱的過程。電鍍後烘乾過程就是將鋼中的氫蒸發和不可逆收集而釋放氫原子的過程,在標準附錄A中給出了烘乾過程的詳細資訊。根據零件的產品品種、幾何形狀、材料、性能等級或硬度、清洗工藝、鍍層種類及電鍍工藝的不同,制定的烘乾工藝也不同。去除氫脆時應注意以下幾點:
A、不應採用超過零件回火的溫度進行烘乾;
B、烘乾過程應最好在電鍍後(最好在一小時內),鉻酸鹽鈍化處理前立即進行;
C、烘乾溫度在200℃---230℃是合理的,一般採用較低的烘乾溫度和較長的烘乾時間;
D、烘乾持續時間在2h—24h內選取,一般8h.是烘乾持續時間的典型示例。
在GB/T10125規定的鹽霧試驗條件下,標準附錄B的表B.1和表B.2給出了鋅和鎘鍍層經鉻酸鹽轉化膜的鹽霧腐蝕防護性能,表B.3給出了鎳和鎳/鉻鍍層的鹽霧腐蝕防護性能。
標準附錄E(規範性附錄)給出了螺紋零件電鍍層A類代號標記方法,這實際上是採用了國際流行的緊固件電鍍層的三位代碼標記方法,第一位表示金屬/合金鍍層種類代碼,第二位表示最小復蓋層厚度代碼,第三位表示光飾和鉻酸鹽處理種類代碼。這裡應該注意的是,如未明確要求最小鍍層厚度,則按表E.2該鍍層厚度的標記代號為“0”;如要求標準中未註明的其他處理方法,如:塗抹油脂或油,則需供需雙方協商。
B類代號標記方法按GB/T9797、GB/T13346和GB/T9800規定的分級和類型代號,鍍層標記示例見標準附錄F(資料性附錄)。
由於電鍍層厚度的測量方法大部分屬於破壞性的,緊固件的數量又較大,不可能對每件產品進行檢驗,所有螺紋緊固件電鍍層厚度的驗收檢查按統計方法進行抽樣檢驗,標準的第11章規定了鍍層厚度的抽樣檢查按GB/T90.1D規定。這裡應該強調的有以下幾點:
A、當批平均厚度的測量值超過批平均厚度規定的最大值時,如果鍍後螺紋能用適當的螺紋通規(h或H)驗收通過,則不應拒收;
B、除非另有規定,局部鍍層厚度應進行測量;
C、木螺釘、自攻螺釘、自鑽自攻螺釘和自擠螺釘等可切削或輾壓出與其相配的內螺紋的螺釘,除有其他規定外,標準表1給出的批平均厚度的最大值可忽略不計。
本標準規定了鋼製普通螺紋緊固件的非電解鋅片塗層的厚度、防腐蝕、機械和物理性能的技術要求。本標準適用於經鉻酸鹽鈍化或不經鉻酸鹽鈍化的鋅片塗層。本標準規定的鋅片塗層也可以用於木螺釘、自攻螺釘、自鑽自攻螺釘、自擠螺釘等能制出與其相配內螺紋的螺釘;也適用於墊圈和銷等無螺紋緊固件,對於類似的其他切制螺紋和輾制螺紋鋼製零件也可使用。本標準規定的鋅片塗層還能提供自潤滑和(或)後添加潤滑的作用。
本標準是國家標準“緊固件表面處理”系列標準之一,本標準為第一次發布的新標準,本標準等同採用國際標準ISO10683:2000〔緊固件非電解鋅片塗層〕(英文版)。本標準的附錄A“根據防腐性能要求選取非電解鋅片塗層厚度的示例”為資料性附錄。
非電解鋅片塗層的塗料為水份散系塗料,一般主要由細小的頁片狀的鋅片和鋁片、鉻酸(Cr6)、聚四氟乙烯(塑膠王)、乙二醇和纖維素材料組成。鋅片與鋁片的比例一般為85:15。零件塗復塗料後,將零件烘烤到300℃,這種烘烤可以去除有機物資(乙二醇和纖維素材料)並發生特定的氧化-還原反應Cr6/Cr3。這些決定了它的防腐性能。塗層的成份是無機化合物,呈現的顏色是“淺金屬灰色”。
非電解鋅片塗層的最大特點是,由於鋅片塗層對氫有高的滲透性,從而可使在塗復鋅片工藝之前已吸收的氫,在加熱過程中通過鋅層逸出。也就是說被塗復的緊固件不會帶來氫脆的傾向。第二個特點是雖然非電解鋅片塗層的塗層很薄,但是,它的鹽霧腐蝕的防護性能與電解鍍鋅處理相比有大幅度的增強。第三個特點是電解鋅片塗層的塗層薄,一般可以不要求塗復前有較大的螺紋的基本偏差,這樣,就不會削弱螺紋的嚙合強度。一般來說外螺紋和內螺紋的基本偏差為6g/6H就可以了。第四個特點是環保方面,它與電解鍍鋅處理相比,污水處理可以簡化的多,減少了投資。另外,還應該注意並考慮的是,由於塗層帶有潤滑作用,可能造成緊固件支撐面的鬆弛,而降低夾緊載荷。
1、非電解鋅片塗層塗復前的螺紋尺寸要求
螺紋緊固件可容納的非電解鋅片塗層的塗層厚度和電鍍緊固件一樣,也取決於螺紋基本偏差的可利用性,通俗地說就是取決於螺紋的螺距和螺紋公差帶的位置。標準中表1給出了與下列塗復前內、外螺紋的螺紋公差帶位置有關的普通螺紋非電解鋅片塗層厚度的理論上偏差值:
外螺紋:g、f、e;
內螺紋:G;或有要求時:H。
塗復層在外螺紋的情況下,不會超出零線(基本尺寸);在內螺紋的情況下,也不會低於零線。如果公差帶沒有達到零線(基本尺寸)時,對公差帶位置為H的內螺紋,僅可能塗復適當的塗層厚度。
為了達到規定的防腐性能,如果規定了最小塗層厚度(tmin)時,對非電解鋅片塗層的厚度範圍的規定應該考慮到選擇塗復前螺紋的尺寸能容納兩倍的最小塗層厚度,因為估計的最大的塗層厚度是所要求的最小塗層厚度的兩倍。表2給出了非電解鋅片塗層厚度和要求的基本偏差。
為了達到規定的防腐性能的要求,要求的最小的局部塗層厚度在表3中給出。
如果按照螺距在表1中選取的基本偏差不能滿足所要求的最小塗層厚度的要求時,可以有以下方法:
改變螺紋公差帶的位置,如:g改為f;
將螺紋公差縮小,限制在給定的公差範圍內,讓塗復前的內螺紋達到其公差的上偏差,外螺紋達到其公差的下偏差。
根據防腐性能要求選取非電解鋅片塗層厚度的示例,在資料性附錄A中可以看出。
2、非電解鋅片塗層螺紋尺寸及塗層厚度的檢查
非電解鋅片塗層塗復前的螺紋尺寸按規定的要求進行檢查。
非電解鋅片塗層塗復後的螺紋尺寸的檢查按GB/T3934的規定,用公差帶位置為h或H的通規檢驗外螺紋或內螺紋,環規檢驗時,允許最大扭距為0.001d3(N.m),其中d為螺紋公稱直徑(mm)。
如果按表3規定了非電解鋅片塗層最小局部厚度,可以使用磁性測厚儀和x射線測厚儀進行測量,若有爭議時,應以ISO1463規定的金相顯微鏡法作為仲裁方法。測量的部位按圖1,在緊固件的頭部頂面或扳擰面上測量。
3、外觀檢查
非電解鋅片塗層的顏色應是淺金屬灰色,塗層應光滑、無氣泡,無顆粒狀物,塗層厚度應均勻。
4、防腐性能試驗
對處於交付狀態的零件應從表3中選定中性鹽霧試驗時間,並按GB/T10125規定的進行評定塗層中性鹽霧試驗防腐性能的質量。即在金屬基體上不應有肉眼可見的紅色鐵鏽。
5、機械和物理性能與試驗
非電解鋅片塗層塗復工藝不應對規定的緊固件的機械和物理性能產生有害的影響。
將經過非電解鋅片塗層塗復後的緊固件,在爐內加熱到150℃,保溫3h後,仍應能符合防腐性能的要求。
將經過非電解鋅片塗層塗復後的外緊固件按GB/T3098.1規定進行保證載荷試驗後,除螺紋嚙合的部位外,防腐性能仍應符合規定的要求。
將一條25mm寬,附著強度為(7+1~7-1)N的試驗用膠帶,用手堅實的貼在經過非電解鋅片塗層塗復後的緊固件的表面,隨後再垂直於試驗表面急速拉開,根據下列標準來確定非電解鋅片塗層塗復的附著強度的質量:
良好:正常脫落,膠帶呈淺灰色;
一般:有限制的脫落,膠帶上出現少許塗層的斑點;
差:異常脫落,膠帶上出現較多的塗層黑色區域。
非電解鋅片塗層的陰極防護能力試驗方法是用最大劃痕寬度為0.5mm的工具將非電解鋅片塗層劃傷至金屬基體,再按規定進行72h鹽霧試驗,試驗後劃傷部位不應出現紅色鐵鏽。
供需雙方協定後,可按有關規定對帶自潤滑或後添加(外部的)潤滑的非電解鋅片塗層進行扭-拉關係的試驗。
1、每批產品的強制性項目
2、工序控制管理的試驗
3、當需方要求時才實施的試驗
經非電解鋅片塗層的緊固件的標記方法為在GB/T1237緊固件產品標記的基礎上,增加非電解鋅片塗層的標記,非電解鋅片塗層用代號fIZn表示;若有中性鹽霧試驗時間要求時,用數字表示要求中性鹽霧試驗時間;帶鉻酸鹽鈍化膜用yc表示,不帶鉻酸鹽鈍化膜用nc表示。
發展現狀
全球經濟持續低迷、海外出口貿易蕭條,國內外諸多緊固件企業,正面臨著嚴峻的考驗。加速經濟轉型和結構升級迫在眉睫,開拓海外市場無疑是當前緊固件行業發展的重要出路。
從2011年四季度到2012年上半年,受客觀環境的影響,緊固件產業的發展速度或將放慢,但從2012年三季度開始,隨著政策的到位,十八大的召開,以及即將推出的一系列發展政策等,能促進行業進一步發展。並且必須要堅持創新和調整轉型,要繼續緊緊依託汽車、新能源、航空航天、造船、城市交通、IT、電子電器、建築等重點產業,加速緊固件產品最佳化和升級,促進緊固件全行業健康穩健地發展。
據《中國緊固件行業產銷需求預測與轉型升級分析報告前瞻》統計:全球緊固件市場規模超過500億美元,2012年中國緊固件總產量也有望達到680萬噸左右。但與美國、日本等製造業強國相比,我國緊固件行業還存在較大差距。
機械工業
機械工業是緊固件主要的用戶之一。由於中國對機械基礎件在機械工業中的重要地位認識較晚,長期缺乏投入,致使整個行業基礎差、底子薄、實力弱。特別是隨著中國主機水平的提高,機械基礎件落後於主機的瓶頸現象日益顯現。當今,雖然在技術引進、技術改造、科研開發等方面,國家給予了一定的支持,但與當前市場需求及國外水平相比,仍有不小差距,具體表現在:產品品種少、水平低,質量不穩定,早期故障率高,可靠性差。
緊固件作為機械行業主要基礎件產品,機械工業的發展,也對緊固件產品提出更高的要求。國內普通標準緊固件一直供過於求,而高檔緊固件(高溫度、異型、鈦塑複合、特殊性能等緊固件)供不應求,還要依賴進口。國家機械局把"普通標準緊固件"列為限制發展產品,"高強度異型緊固件"列為當前鼓勵發展產品。高強度緊固件隨著國家工業化水平的提高和技術進步,使用量逐步增加。
據了解,十二五期間裝載機、挖掘機、壓路機等工程機械產品保有量將達600萬台,年銷售量在5萬台左右,據此估算,年需求高強度緊固件約在2萬~3萬噸。
以緊固件為代表的基礎件,不僅是我國裝備製造業的基礎性產業,也是國民經濟建設各領域的重要基礎。在十二五期間,行業在保持部分成本優勢的同時,必須靠技術進步、質量提升和產品性價比等新優勢實現可持續發展。預計至2015年末全行業總產量將達750萬~800萬噸;在擴大出口的總體形勢下,出口產品將呈起伏式增長態勢,預計十二五期間年平均出口增長率為8%~10%,到2015年全行業出口總額將達到300億元。
汽車緊固件
近三十年來,隨著我國製造業的強勢發展,緊固件產業作為製造業生產鏈上不可或缺的基礎件,同樣取得了長足進步。據統計,全國有近2萬家緊固件生產企業,其對經濟發展的貢獻是有目共睹的。
不容置疑,2008年由金融危機引發的全球性經濟風暴致使整個緊固件行業的生產經營狀況受到衝擊。尤其是那些出口外向型生產企業,業務量急劇下滑,有的廠家的日產量只有平日的三四成;有些抵禦風險能力不足的廠家,甚至只能關門避險了。隨著金融風暴的影響漸行漸遠,從2009年底始,全國緊固件行業的生產元氣已大體恢復。2010年以來,不少緊固件企業的生產形勢相當喜人,基本上達到2008年同期的水平,有的企業產值甚至還有新的增長。
在十一五期間轉變經濟發展方式未取得實質性進展,面對十二五規劃制定的現代化產業體系構造背景下的新型的工業化進程,緊固件行業的發展實際上已處於瓶頸期。不少廠家的生產規模基本穩定,也鮮有新的緊固件廠投產,是產業的發展已經達到飽和階段嗎?實際上並不盡然。
時至今日,緊固件行業以速度換市場和用成本換資本的優勢已經弱化,在過去的發展過程中,主要擁有成本優勢而缺乏核心競爭力優勢,屬低成本的、低技術的外延式擴張模式;只有創造價格差別的能力,而缺乏創造產品差別的能力。這種情況決定了緊固件行業的製造屬性,而非創造屬性。大而不強缺乏核心競爭力的生產方式在日益激烈的市場競爭和應對經濟發展轉型的形勢下,不少企業難以為繼,緊固件企業已進入發展的瓶頸期,面臨新的挑戰。
一個緊固件企業的良性發展,必須建立企業的核心競爭力和培養產業的內在動力,但當前我國大多數緊固件企業由於創新能力不足,缺少智慧財產權的先進技術少,企業的技術人才匱乏,生產隊伍不穩定,一線員工未經足夠培訓且流動性又大,企業日常生產窮於應付繁雜的低端或較低端產品,被動式的生產模式和不穩定的市場環境。不可否認,諸如人力資源匱乏、核心技術缺位以及市場拓展乏力這些內源性缺陷的存在,必定對行業的發展造成負面影響。
高強度汽車緊固件
本次調查共訪問和調查了13家國內汽車緊固件公司,被調查公司均已經通過TS16949體系認證。平均1輛轎車的緊固件約1500個,每輛車螺栓裝配的總時間約2.5~3.2h。可見緊固件的品種和質量對主機水平及整車質量具有重要影響。本文從高強度螺紋緊固件生產的工藝過程人手,對高強度螺紋緊固件的國產化和供貨質量的管理工作進行分析。
高強度螺紋緊固件生產的工藝過程為原材料改制→冷鐓成形→螺紋加工(滾絲或者搓絲)→熱處理→表面處理→分選包裝,10.9級以上一般採用熱處理後滾絲工藝。
高強度螺栓常用的鋼材牌號為8.8級螺栓用35鋼、45鋼、ML35鋼;10.9級螺栓用35CrMo;40Cr;12.9級螺栓用35CrMo,42CrMo、SCM435。
10.9級和12.9級發動機用緊固件進口材料主要來自日本神戶、日本新日鐵、韓國浦項等公司。進口材料淬透性好、純淨度高,裝配穩定。成本約高於國內材料的15%-20%。
國內高強度螺栓生產質量最好的上海特強公司從原材料(進口)、冷鐓工藝、熱處理、表面處理全部按照日本合資方的流程生產,其質量穩定,但成本較高。國內規模最大的汽車標準件公司?東風汽標對乘用車用緊固件的材料選用也是以進口材料為主,商用車選用寶鋼公司材料。
國內緊固件用原材料基本是熱軋狀態,而像日本等國生產的緊固件用鋼基本上是可直接冷鐓狀態,用戶無需預處理,可從環節上降低成本。
緊固件失效的常見失效形式有裝配拉長、疲勞斷裂和延遲斷裂。
螺紋緊固件的質量除材料外,成形設備和螺紋加工設備及模具(生產工藝及其裝備)是保證其質量的關鍵因素。尤其是大批量多品種供貨狀態下,對加工精度要求高的汽車緊固件,如何保證產品的一致性及缺陷的預防是緊固件生產面臨的問題之一。
被調查公司的冷鐓設備和螺紋加工設備,其國產設備約占40%,台灣設備占50%,進口(歐美、日本)設備約占10%;常見缺陷有尺寸和形位公差超差、頭部折迭、螺紋流線鐓斷、齒部皺紋和裂紋等。
國內緊固件廠限於資金或其他原因,較多採用國產設備和台灣設備來生產汽車用緊固件,對於保證大規模生產高端緊固件產品的尺寸公差和形位公差,應該加大線上監控手段和模具製作水平。消除生產中的不合格品,從而保證主機廠、整車廠的裝配質量。
熱處理調質是為了提高緊固件的綜合力學性能,滿足產品規定的抗拉強度值和屈強比。調質熱處理工藝對原材料、爐溫控制、爐內氣氛控制、淬火介質等都有嚴格的要求。主要控制缺陷有材料的心部碳偏析、材料及退火過程中的表面脫碳、冷鐓裂紋、調質中的淬火開裂和變形。
熱處理工藝:上料→清洗→加熱→淬火→清洗→回火→著色→下線。
被調查的緊固件企業80%左右有熱處理設備,且採用台灣熱處理工藝線居多;工藝線設備為連續式網帶爐,帶氣氛保護,並由計算機控制氣氛、溫度和工藝參數。
高強度緊固件行業是一個競爭力比較大的行業,想要對於高強度緊固件行業技術和市場有一個透徹,客觀的分析,我們需要從以下幾個方面入手:
國內高強度緊固件行業企業競爭格局
高強度緊固件行業產業政策
高強度緊固件產品技術標準與規格
我國高強度緊固件產品技術競爭格局
中國高強度緊固件市場盈利水平
高強度緊固件產品核心技術研發動態
關於這六個方面,國內很多研究機構都有比較深入的調研與研究,也有諸多機構長期從事於該行業的調研研究。例如:“北京太陽穀經濟信息中心”。
反傾銷裁定
中國是世界上最大的螺絲、螺母和螺栓等碳鋼緊固件生產國,歐盟是這些產品的主要市場。2009年1月,歐盟決定對中國碳鋼緊固件產品徵收26.5%至85%的反傾銷稅。同年7月31日,中國將歐盟有關立法及反傾銷措施訴諸世貿組織爭端解決機制。此案成為中國在世貿組織起訴歐盟的第一案。
2011年7月15日世貿組織抗訴機構發布報告最終裁定中國在與歐盟關於緊固件的貿易爭端中勝訴。中國商務部條約法律司負責人16日對裁決表示歡迎,並稱此案中方勝訴具有重大意義,將有助於改善中國企業在包括歐盟在內的國際市場的競爭環境,也將增強世貿成員對世貿規則和多邊貿易體制的信心。
“這不僅是中國產業的勝利,也是世貿組織規則的勝利。”這位負責人稱。
世貿組織抗訴機構在15日發布的裁決報告中認定歐盟《反傾銷基本條例》第9(5)條關於單獨稅率的法律規定違反世貿規則;同時,抗訴機構推翻專家組的部分裁決,支持中方的立場,裁定歐盟針對中國螺絲、螺母、螺栓等碳鋼緊固件實施的反傾銷措施,在國內產業認定、正常價值和出口價格的公平比較等方面也違反了世貿組織規則。
中國商務部條法司負責人表示,歐盟是世界上對中國產品發起反傾銷調查最多的世貿組織成員之一,其《反傾銷基本條例》第9(5)條關於單獨稅率的法律規定長期使中國企業遭受不公平待遇。
他說,中方希望歐方儘快取消與世貿組織規則不符的立法和歧視性反傾銷措施,公平對待中國出口企業,切實維護自由貿易和公平競爭。
發展前景
2012年,中國緊固件步入“微增長”時代。儘管全年行業增幅放緩,但從中長期來看,我國緊固件需求仍處於快速增長階段,預計到2013年緊固件產銷將達到720-750萬噸。在這個“微增長”時代,中國緊固件產業仍將面臨持續的壓力和挑戰,但同時也加速了行業洗牌,優勝劣汰,有利於提高產業集中度、促進技術的提升,有利於最佳化發展模式,使企業更注重增強自主創新能力和核心競爭力。當前,我國國民經濟建設正進入新的發展階段,以大飛機、大型發電設備、汽車、高速火車、大型船舶、大型成套設備等為代表的先進制造也將進入重要的發展方向。由此,高強度緊固件的使用量將迅速增長。而緊固件企業要提高產品技術等級,必須從設備改進、技術提高著手,進行“微轉型”,無論是在品種,還是類型,或消費客體,都要朝著更為多元化的方向發展。同時,由於原材料價格上漲、人力和物力成本不斷增加、人民幣升值、融資渠道難等不利因素,再加上內外銷市場疲軟,緊固件供大於求,導致緊固件價格不升反降,隨著利潤的不斷縮水,企業都不得不過上“微利潤”的日子。當前,中國緊固件行業面臨著洗牌轉型,持續的產能過剩和緊固件銷售下降,部分企業的生存壓力加大。所以,2013年,中國緊固件企業當提升企業競爭力,打好這場保衛戰。
緊固件的熱鍛壓
熱鍛壓,是在金屬再結晶溫度以上進行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性,有利於提高工件的內在質量,使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力,降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多,工件精度差,表面不光潔,鍛件容易產生氧化、脫碳和燒損。當加工工件大、厚,材料強度高、塑性低時(如特厚板的滾彎、高碳鋼棒的拔長等),都採用熱鍛壓。
提高溫度能改善金屬的塑性,使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力,降低所需鍛壓機械的噸位。高溫變形有利於提高工件的內在質量。但熱鍛壓工序多,工件精度差,表面不光潔,鍛件容易產生氧化、脫碳和燒損。當金屬(如鉛、錫、鋅、銅、鋁等)有足夠的塑性和變形量不大(如在大多數衝壓加工中)時,或變形總量大而所用的鍛壓工藝(如擠壓、徑向鍛造等)有利於金屬的塑性變形時,常不採用熱鍛壓,而改用冷鍛壓。為使一次加熱完成儘量多的鍛壓工作量,熱鍛壓的始鍛溫度與終鍛溫度間的溫度區間應儘可能大。但始鍛溫度過高會引起金屬晶粒生長過大而形成過熱現象,會降低鍛壓件質量。溫度接近金屬熔點時則會發生晶間低熔點物質熔化和晶間氧化,形成過燒。過燒的坯料在鍛壓時往往碎裂。一般採用的熱鍛壓溫度為:碳素鋼800~1250℃;合金結構鋼850~1150℃;高速鋼900~1100℃;常用的鋁合金 380~500℃;鈦合金850~1000℃;黃銅700~900℃熱鍛壓已成為現代工業中一種不可缺少,而且日益重要的加工工藝方法。因此感應加熱設備的發展也是日益壯大。選用好的加熱設備,能使工作事半功倍。
緊固件行業現狀
在機械通用零部件產品出口市場,緊固件的出口規模一直位居行業第一。《中國緊固件行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示:2013年上半年,出口為23.05億美元,占機械通用零部件行業出口總額的39.78%,同比增長-0.33%,作為行業出口第一位的緊固件已位居齒輪之後。2013年前三季度,出口額為35.92億美元,同比增長0.67%,占機械通用零部件行業出口總額的39.15%。