По мере того, как инженерия становится все больше и больше, чтобы сохранить энергию за счет снижения веса, алюминию суждено расти.

Вес алюминиевого крепежа составляет 1/3 веса аналогичного стального крепежа. Прочностные свойства этого часто используемого сплава удивительно хороши.

Алюминиевый крепеж имеют более высокое отношение прочности к весу, чем другие крепежные изделия из промышленных и торговых материалов.

Алюминий не намагничивается. Тепло- и электропроводность алюминия отличная, примерно 2/3 меди в том же объеме. Алюминий имеет хорошие механические характеристики и доступен для холодной штамповки и горячей штамповки.

В нормальных условиях алюминий обладает достаточной коррозионной стойкостью. А когда ожидается суровая среда воздействия, его коррозионная стойкость может быть значительно улучшена за счет анодирования.

Анодирование – это процесс электромеханической обработки, при котором на поверхности металла образуется оксидная пленка. Анодирование повышает коррозионную стойкость и улучшает защиту от истирания и царапин. Анодированные покрытия бывают разных цветов для декоративных и идентификационных целей. При атмосферной коррозии алюминий образует на поверхности светло-серую оксидную пленку. Эти продукты коррозии не загрязняют алюминиевые поверхности и не распространяются на соседние поверхности, в отличие от многих других металлов, которые в этом отношении ведут себя при коррозии.

Кроме того, болты из алюминиевого сплава также могут решить проблему электрохимической коррозии, вызванной стальными и алюминиевыми соединениями, и несоответствие коэффициентов теплового расширения между стальными болтами и деталями, соединенными с алюминием, — риск ползучести, ухудшающий сохранение предварительного натяга.

01

Изготовление болтов из алюминиевого сплава

Основной технологический маршрут алюминиевого сплава выглядит следующим образом:

Холодная штамповка – очистка – термическая обработка (отжиг + старение) – накатка резьбы – очистка – смазка – приемка.

02

Проволока из болтов из алюминиевого сплава

Прочность на растяжение чистого алюминия составляет около 13 000 фунтов на квадратный дюйм, и можно значительно повысить упругость, добавив небольшое количество легирующих элементов. Алюминиевые сплавы 2ХХХ, 6ХХХ и 7ХХХ хорошо влияют на термообработку. Поэтому практически все резьбовые соединения, используемые для передачи нагрузки, изготавливаются из этих трех основных категорий алюминиевых сплавов.

Четыре алюминиевых сплава являются почти эксклюзивными.

Алюминиевый сплав типа 2024-Т4 (медь 4,51ТП3Т, марганец 1,61ТП3Т, магний 1,51ТП3Т, остальное алюминий) предназначен для тяжелых условий эксплуатации. Он достигает баланса в сочетании прочности, коррозионной стойкости, технологичности и экономичности и широко применяется в производстве резьбовых крепежных изделий.

Болты, винты и шпильки, изготовленные из алюминиевого сплава 7075-T73 (медь 1,6%, марганец 2,5%, хром 0,3%, остальное алюминий), показали незначительное повышение прочности благодаря уникальному процессу термообработки «T73». , это может предотвратить возникновение коррозии под напряжением в значительной степени. Но высокая стоимость ограничивает его популярность.

Алюминиевый сплав 6061-Т6 (содержащий кремний 0,61ТП3Т, медь 0,251ТП3Т, магний 11ТП3Т, хром 0,21ТП3Т, а остальное - алюминий) позволяет создавать внутренние и наружные резьбовые соединения с повышенными требованиями к коррозионной стойкости.

Алюминиевый сплав типа 6062-T9 (содержащий кремний 0,6%, медь 0,25%, магний 1%, хром 0,09%, свинец 0,5%, а остальное - алюминий) почти исключительно используется для дизайнерских гаек. Этот сплав прочнее и имеет относительно лучшую коррозионную стойкость, чем алюминиевые сплавы типа 6061-T6.

Полноразмерные гайки из алюминиевого сплава марки 6063-Т9 обладают достаточной прочностью для сопряжения с болты из алюминиевых сплавов марки 2024-Т4 или 7075-Т73. Крепежные винты, гайки и другие гайки размером 1/4 дюйма и меньше изготовлены из алюминиевого сплава типа 2024-T4.

Четыре уже упомянутых алюминиевых сплава получили наибольшее распространение в производстве резьбовых несущих крепежных изделий. В отличие от других алюминиевых сплавов. изготовление различных видов крепежа. Мелкие цельные детали, полутрубы и заклепки изготавливаются из алюминиевых сплавов 1100-F, 5052-F и 5056-F соответственно. Термообрабатываемые алюминиевые сплавы 2017-T4, 2117-T4, 2024-T4, 6061-T6 и относительно недавно разработанные алюминиевые сплавы 7075-T73 обладают превосходной прочностью на сдвиг и не требуют «обработки перед приводом». Его можно водить.

Плоские шайбы обычно изготавливают из алюминированного сплава 2024-Т4; пружинные шайбы обычно изготавливаются из сплава 7075-T6; саморезы могут быть изготовлены из сплава 7075-Т6; Саморезы изготавливаются из сплава того же материала методом анодирования. Алюминиевый сплав типа 2011-Т3 (содержащий медь 5,51ТП3Т, свинец 0,51ТП3Т, висмут 0,51ТП3Т, остальное алюминий) может быть использован для изготовления деталей резьбонарезных станков.

03

Характеристики болтов из алюминиевого сплава

Прочностные свойства материалов из алюминиевого сплава 2024-T4, 6061-T6 и 7075-T73 для крепежных изделий с наружной резьбой подробно обсуждаются в ASTM F468 на странице B-158; Прочность материалов из алюминиевого сплава для гаек 2024-T4, 6061-T6 и 6062-T9 Свойства подробно обсуждаются в ASTM F467 на странице B-184.

Необходимо объяснить два различия в механических свойствах резьбовых крепежных изделий из алюминиевого сплава и крепежных изделий из других металлических материалов.

Первый момент: при расчете несущей способности детали следует определять площадь корневой части поперечного сечения, а не большую площадь растягивающего напряжения. Только значения предела прочности при растяжении и предела текучести образцов для механических испытаний, приведенные в таблице 2 стандарта ASTMF468, являются фактическими значениями прочности. Соответствующие коррективы можно внести при расчете мощности общего размера крепежа. Таким образом, при умножении значения напряжения на площадь нагруженной стороны резьбы для расчета грузоподъемности в фунтах результат расчета приблизительно равен произведению «истинного значения» в таблице на площадь меньшей площади корня.

Второй момент заключается в том, что разница в твердости крепежа из алюминиевого сплава минимальна и не имеет смысла в качестве критерия проверки. В качестве альтернативы испытаниям на твердость обычно вводят испытания на прочность при сдвиге.

Обработка поверхности

Болты оксидированы и запломбированы. Основываясь на влиянии анодирования и обработки микродуговым оксидированием на повышение устойчивости к коррозии по границам зерен, болт из алюминиевого сплава подвергается обработке оксидированием поверхности. Поскольку поверхностная коррозионная стойкость проволоки из алюминиевого сплава невелика, обработка поверхности должна выполняться путем анодирования, чтобы повысить коррозионную стойкость, износостойкость и внешний вид алюминиевого болта.

Первичный процесс:

(1) Предварительная обработка поверхности.

Поверхность болта очищается химическими или физическими методами, чтобы обнажить чистую матрицу, что выгодно для получения сплошной и плотной искусственной оксидной пленки. Зеркальные или матовые (матовые) поверхности можно получить и механическим путем;

(2), анодное окисление.

При определенных условиях процесса поверхность предварительно обработанного болта будет подвергаться анодному окислению на поверхности подложки с образованием плотного, пористого и прочного слоя пленки AL203;

(3) Уплотнительные отверстия.

Поры пористой оксидной пленки, образующейся после анодирования, закрываются, так что свойства защиты от обрастания, коррозионной стойкости и износостойкости оксидной пленки улучшаются. Оксидная пленка бесцветна и прозрачна. Используя сильную адсорбцию оксидной пленки перед герметизацией, некоторые соли металлов адсорбируются и осаждаются в порах пленки, так что поверхность профиля может иметь множество цветов, отличных от исходного цвета (серебристо-белый), например: черный, бронза, золото и нержавеющая сталь.

Требования к окислительной обработке и герметизации: класс V GB/T8013.1; коррозионная стойкость в солевом тумане (CASS) 72 часа, класс ≥9; щелочестойкость ≥125 с; износостойкость f≥300г/мкм.

04

Накатка резьбы болтов из алюминиевого сплава

Накатка резьбы осуществляется после процесса термической обработки для дальнейшей оптимизации механических свойств болта, минимизации подверженности межкристаллитной коррозии, повышения усталостной прочности (уменьшения влияния корня резьбы) и снижения риска повреждения резьбы.

Также свойства материала алюминия диктуют необходимость холодной штамповки всего стержня, включая шейку болта, на многопозиционном комплексоформовочном оборудовании. Следует отметить, что в процессе производства болтов из алюминиевого сплава следует избегать смешивания со сталью. болты и винты технологическое оборудование и оснастка (формы, ножи и др.).

05

Контроль коэффициента трения болтов из алюминиевого сплава

Стабилизатор коэффициента трения наносится погружением. В качестве последнего производственного процесса реализован эффективный контроль скорости затяжки. Разница в изменении значения коэффициента трения между серийно выпускаемыми крепежными изделиями эффективно снижается для стабилизации момента затяжки и улучшения затяжки - силы фиксации детали в условиях вибрации и качания.

Он использует стабилизатор коэффициента трения коллоидной дисперсионной жидкости на водной основе, содержащей высокомолекулярный полимер, уникальную сухую смазку. На него можно наносить покрытие, сушить и отверждать для образования прозрачной смазочной пленки с хорошей адгезией.

И из-за этой экстраординарной сухой смазки слой пленки является тонким, что позволяет избежать проблем с допусками. Детали, предварительно покрытые смазочным водным воском, можно хранить для последующего использования, готовые к сборке и совместимые с автоматизированными операциями.

06

Применение болтов из алюминиевого сплава

Benz 7-ступенчатая, 9-ступенчатая коробка передач соединение корпуса

Подведем итог

1. Болты из алюминиевого сплава идеально подходят для крепежного соединения под цель легковых автомобилей.

2. По сравнению с болты из углеродистой стали, это может снизить вес до 65% (0,5-1 кг/коробка передач). Его можно наносить на детали из сплава магния/алюминия, чтобы избежать электрохимической коррозии контактных частей. Антикоррозийный эффект более сильный, чем у покрытия или комбинированных шайб.

3. При использовании для соединения деталей из магниевого сплава может значительно уменьшить ослабление предварительной нагрузки в условиях высокой температуры.