我们到底能不能造好螺栓

2015-12-05 11:10:00
admin
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关于中国造不造得好螺栓(即螺钉),我认为完全是能造好的,这是不需要争论的事情。其实,中国现在许多标准件厂的制造设备都是进口的,从设备角度看制造质量并不存在任何问题。从材料角度看,根据ISO标准规定,螺钉只规定机械性能等级,并不规定材料,无论采用什么材料,通过何种热处理方法,只要达到某等级的机械性能,就是某等级的螺钉,因此,从材料角度看,也不存在任何问题。那为什么中国出口的螺钉确实存在问题呢?

其实这个问题从两方面看:


1.某些西方的采购商或国内的代理采购商为了贪图便宜,从中国不具备资质的小企业采购螺钉,这样的螺钉质量是没有保证的。事实上,我们绝大多数搞机械的,对螺钉的认识还停留在国家85标准以前的认识上,甚至在大学的教育上还是采用85标准以前的概念。他们根本不知道螺钉的机械性能等级,特别是小企业,他们根本就没有螺钉机械性能这样的常识,他们只知道螺钉是某材料通过某种热处理,就是某等级的螺钉了。这样只看过程,而不看结果的方法,制造螺钉的机械性能是没有保证的。另外,不具备资质的小企业它们没有先进的制造设备,是靠人工手工加工的,这样的螺钉头部的紧固面和螺纹是不垂直的,在拧紧后由于不垂直造成螺钉跟部断裂。


2.并不是中国所有的出口螺钉都存在问题,存在问题的只是极小部分(就是不具备资质的小企业制造的)。由于种种原因,这样的事实被夸大了!所以造成了中国连螺丝(螺钉)也不能制造的假象。


这里,我说明一下螺纹联接的失效形式。螺纹联接的失效形式主要有螺杆拉断、脱扣和头部折断三种,前两种主要是设计错误造成的,后一种主要是制造质量造成的。


我再说明为什么有些小企业制造的螺钉质量差呢?因为制造工艺不符合要求。现在的螺钉(螺母)制造常采用冷镦的方法,这样可以使金属的纤维分布不遭破坏,力学性能较好,但螺钉的制造设备(镦形、搓丝)价格昂贵,小企业根本买不起,他们常常用几百元一台的台式手动车床车削螺钉,这样金属的纤维分布被破坏了,力学性能(强度)就差。另外,冷镦的螺杆跟部必定是有圆弧,这样可以避免应力集中的问题;如果是车削制造的螺钉,刀具没有圆角,那么螺杆跟部就形成了尖角,就会产生应力集中,在拧紧的时候容易折断;而且越是强度高的材料越容易产生应力集中,高强度的螺钉更容易折断。况且,这样小企业根本就没有紧固件机械性能的检测设备,他们只是根据材料、热处理来确定螺钉(螺栓、螺母)的机械性能,这是没有保证的。


那么中国制造的螺钉是什么原因失效的呢?这里没有任何分析和讨论,这是不科学的!可能是制造质量的问题,也有可能是设计和使用的问题。还有,国际标准化组织曾在70年代初做了大量的实验表明,即使是用典型的工艺条件下制造的螺钉,达到了机械性能要求,也未必保证不发生失效现象。所以没有分析一概而论,是片面的。


我一再强调的是机械强度是个概率统计值,这个数值并不代表材料实际的强度,往往有可能某材料的实际强度低于标称的强度,所以在设计时一定要乘以保险系数。对于螺纹联接,保险系数是3~6倍,这是国际上规定的!这里还要注意的是,螺钉的机械性能越高,则保险系数就越要取大。


对于螺纹联接失效的原因,主要是拉扭组合变形造成的。特别是扭转变形,由于材料的抗剪强度大大的小于抗拉强度,在螺纹联接时如果预紧力加的不恰当,螺钉往往会被扭断。我们从螺钉的断面上其实也能看到,螺杆的断裂处并不存在明显的收缩,而呈倾斜方向断裂,这就是典型的扭断现象。


再有,就是我们在设计的时候,无法考虑到干扰和过载的影响。特别是振动,会对螺钉的疲劳强度带来极大的影响,大大的削弱了螺钉的寿命。其实从很多的破坏来看,疲劳破坏是机械失效的最主要的原因。所以,为了保证一定的疲劳寿命,在设计时一定要乘以一定的保险系数。


事实上,就是国外的螺钉实验看,也无法保证螺钉百分之百的不发生失效。这可以从国际ISO/TC2技术委员会的实验报告中得到结论。在70年代,国际标准化组织曾经做了大量的实验,在典型的工艺条件下制造的螺钉,即使达到了机械性能要求,也未必保证不发生失效现象。这一点,可能我们的网友们并未看过ISO组织的报告,并不了解实际情况。其实,外国制造的东西问题也很多,甚至很严重,但中国人却可以容忍;而中国人制造的东西,即使问题并不如外国的严重,也不能容忍,这其实是种病态。如果是以中国产品质量为借口妖化中国,那完全是另一种性质的问题了。


作者:白珉

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