自動(dòng)絲螺套在鋁合金結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

自動(dòng)絲螺套在鋁合金結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在電子設(shè)備中，鋁和其他重量材料是公認(rèn)的結(jié)構(gòu)材料之一。然而，由于漢族的低強(qiáng)度和低硬度特性，羌方的內(nèi)螺紋壽命很難滿足設(shè)計(jì)的要求。鋼絲螺套作為一種新型內(nèi)螺紋緊固件,采用特殊不銹鋼線繞制而成,橫切面成棱形(圖1),外表面的外螺紋為ST螺紋,內(nèi)表面的內(nèi)螺紋為公制或英制螺紋,因鋼絲螺套外形尺寸緊湊、強(qiáng)度好、耐磨性好,還可輕松實(shí)現(xiàn)不同螺紋的轉(zhuǎn)換,近年來逐漸成為彌補(bǔ)鋁合金內(nèi)螺紋不足、修復(fù)螺紋等的常用方法。在復(fù)雜的電子設(shè)備中,雖然鋼絲螺套只是非常普通的安裝件之一,但在筆者工作中卻經(jīng)常遇到安裝柄不易打斷、不易安裝到位,使用時(shí)螺套被螺釘一起帶出、與不銹鋼螺釘卡死等小問題,嚴(yán)重影響了工程的研制進(jìn)展。本文簡要介紹了鋼絲螺套的結(jié)構(gòu)和特性,并提出螺套的安裝作用原理,在此基礎(chǔ)上針對實(shí)際應(yīng)用給出具體的鋼絲螺套選擇方案,最后著重介紹鋼絲螺套的底孔加工和安裝要點(diǎn),最后詳細(xì)歸納了實(shí)際工作中遇到的裝配和應(yīng)用問題,并針對鋼絲螺套脫出、螺釘卡死等主要問題給出預(yù)防及解決措施。1鋼絲繩墊的性能1.1傳統(tǒng)安裝柄普通型和切口型從結(jié)構(gòu)上講,鋼絲螺套分為有尾型和無尾型,有尾型為傳統(tǒng)型式帶安裝柄;無尾型為改良的護(hù)套,采用驅(qū)動(dòng)凹槽替代傳統(tǒng)安裝柄,因此不再需要打斷并取出安裝柄,同時(shí)具有雙向性安裝的優(yōu)勢,有取代有尾型鋼絲螺套的趨勢。從功能上講,鋼絲螺套分為普通型和鎖緊型,普通型形成的螺紋除了材質(zhì)外形態(tài)與普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋一致;而鎖緊型相比普通型在于有一鎖緊線圈,該線圈由一系列直線段構(gòu)成,工作時(shí)對安裝于其內(nèi)的螺栓產(chǎn)生壓力從而實(shí)現(xiàn)鎖緊功能。1.2螺釘安裝張力彈回形鋼絲螺套在自由狀態(tài)下直徑大于安裝螺紋直徑(見表1、表2),安裝時(shí)鋼絲螺套被壓縮收緊,安裝完成后鋼絲螺套由張力彈回原狀,由此固定于螺紋孔內(nèi)。從鋼絲螺套作用原理可知鋼絲螺套是靠ST螺紋的摩擦力和自身的張力牢固的固定在基體螺紋內(nèi)的,鋼絲螺套外徑越大產(chǎn)生的張力就越大,安裝越牢固。1.3交叉設(shè)施的調(diào)整在具體選用上應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要、工藝操作簡易程度進(jìn)行選擇應(yīng)用,大致情況如下:(1)盡量選擇無尾型,因有尾型安裝完后需要去除安裝柄,該過程可能會帶來多余物或折斷毛刺及棱角;(2)當(dāng)結(jié)構(gòu)上要求防松或增大鎖緊力矩需求并且較少拆卸時(shí)才選用鎖緊型鋼絲螺套,常拆卸(大于15次)的場合選用普通型鋼絲螺套(因拆卸次數(shù)多,鎖緊線圈失效),通常電子設(shè)備在交付前需要進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn),因此要考慮開蓋檢查等各項(xiàng)環(huán)節(jié)的拆卸;(3)在有拆卸需求的場合下選用鎖緊型鋼絲螺套時(shí),設(shè)計(jì)上要采取防卡死措施,如涂干膜潤滑劑、在螺紋上涂覆潤滑油等,電子設(shè)備中通常采用不銹鋼緊固件,此時(shí)更易發(fā)生不銹鋼咬死,當(dāng)有拆卸需求時(shí)更應(yīng)注意防卡;(4)個(gè)別廠(如KATO公司)為區(qū)分鎖緊型和非鎖緊型鋼絲螺套,在螺套表面涂覆有帶色的化學(xué)染劑,應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要去除。在電子設(shè)備中,螺套裝配后往往需要進(jìn)行器件焊接,為避免結(jié)構(gòu)件或器件污染,應(yīng)提前去除。2安裝螺套去安裝柄的流程鋼絲螺套的裝配需經(jīng)過鉆ST螺紋底孔→攻ST螺紋→安裝螺套→去安裝柄的流程,總體上講,嚴(yán)格按照GJB5108-2002《鋼絲螺套安裝要求》進(jìn)行,以下為根據(jù)個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)充的說明及控制要點(diǎn)。2.1推薦鉆孔深度鋼絲螺套的安裝孔加工包含鉆底孔和攻ST螺紋兩部分,螺紋底孔直徑按照表2安裝鋼絲螺套用內(nèi)螺紋選取,對于螺紋孔及螺紋底孔的加工深度則根據(jù)常用絲錐以及工藝要求確定,ST螺紋的極限深度為:式中:hmin為ST螺紋最小深度;L為鋼絲螺套長度;P為螺距,此處1P指鋼絲螺套安裝后頂面低于基材表面1P。推薦鉆孔深度為:式中:H為鉆孔(即ST螺紋底孔)深度。最小鉆孔深度為:式中:Hmin為鉆孔(即ST螺紋底孔)最小深度,此處3P包含平底絲錐前端倒角2P,以及1P的鉆孔間隙。該環(huán)節(jié)主要控制點(diǎn)為:(1)在盲孔中安裝鋼絲螺套時(shí),設(shè)計(jì)上對于基材厚度應(yīng)滿足式(1)、式(3)所需的最小鉆孔深度要求;(2)ST孔孔口一定要倒角,否則攻絲困難且后續(xù)鋼絲螺套也不易安裝;(3)攻ST螺紋前嚴(yán)格檢驗(yàn)底孔尺寸,底孔過大、過小都會影響鋼絲螺套的安裝和使用;(4)加工完ST螺紋孔后一定要嚴(yán)格清理孔內(nèi)鐵屑等雜質(zhì)。2.2螺套裝配時(shí)必須發(fā)現(xiàn)第5點(diǎn)是未安裝絲壓螺套時(shí),螺套裝配時(shí)也建議在裝配時(shí),設(shè)計(jì)(1)鋼絲螺套安裝前應(yīng)嚴(yán)格清理底孔內(nèi)鐵屑等雜質(zhì);(2)裝配鋼絲螺套時(shí)若螺套裝配不順暢應(yīng)及時(shí)停止查找原因,不能強(qiáng)行安裝;(3)鋼絲螺套的安裝和拆卸必須采用專用工具,退出時(shí)候禁止向外強(qiáng)行拉扯絲套以免損壞ST螺紋。3一般介紹安裝和使用鋼絲螺套筒鋼絲螺套的裝配表面上比較簡單,但由于各方面原因在裝配和使用中經(jīng)常出現(xiàn)不同的小問題,以下為主要的裝配及使用問題和解決或預(yù)防措施。3.1安裝工具的安裝在鋼絲螺套安裝中經(jīng)常出現(xiàn)安裝過程不順暢、受阻或是不能安裝到位的現(xiàn)象。引起該現(xiàn)象是由多方面引起的,可能出現(xiàn)的因素在于:(1)安裝孔過小引起安裝不易;(2)安裝孔未清理干凈,鐵屑等異物阻礙了鋼絲螺套的安裝;(3)安裝孔口部未倒角,導(dǎo)致鋼絲螺套不易導(dǎo)入螺紋孔;(4)鋼絲螺套凹槽深度不足、末圈過大等原因?qū)е略诎惭b工具上不易掛起。因此一旦出現(xiàn)鋼絲螺套不易安裝的情況,應(yīng)立即停止安裝,并用工具退出螺套,按上述原因一一查找并糾正或更換螺套。3.2補(bǔ)償6個(gè)月期絲螺套未安裝安裝柄異常斷裂的情況又包含兩種情況:鋼絲螺套安裝柄在安裝工具中就被拉斷;鋼絲螺套還未安裝到位,鋼絲螺套安裝柄就被拉斷。無論安裝柄異常斷裂還是敲不斷,都表明鋼絲螺套質(zhì)量不合格,這主要是因?yàn)殇摻z螺套折斷槽開得過深或過淺引起,這主要發(fā)生在國產(chǎn)M3以下的螺套安裝中,此時(shí)應(yīng)更換合格的鋼絲螺套。3.3鋼絲螺套跳牙需要解決的問題鋼絲螺套的跳牙一般出現(xiàn)在最后一扣,主要原因在于:(1)鋼絲螺套安裝柄敲斷后因斷口處有毛剌,致使螺釘安裝過程中鋼絲螺套末端跳牙;(2)安裝鋼絲螺套時(shí)施加了軸向力,導(dǎo)致鋼絲螺套跳牙。針對第一個(gè)問題,可以加大敲擊力度,保證一次順利敲斷安裝柄,再次就是在設(shè)計(jì)上選用無尾型鋼絲螺套,則可以避免安裝柄難以去除、異常斷裂、去除時(shí)帶來毛刺等一系列問題;對于第二個(gè)問題則只能嚴(yán)格控制安裝過程,按照工具使用方法根據(jù)螺紋向下旋轉(zhuǎn)安裝到位即可,不能施加軸向力。3.4螺釘安裝底孔被滑第一該問題從鋼絲螺套的作用機(jī)理即可得知:螺釘與鋼絲螺套的摩擦力大于鋼絲螺套與螺套安裝螺紋之間的摩擦力所致。因此應(yīng)從以下幾方面查找原因:(1)鋼絲螺套的安裝底孔是否過大;(2)螺釘外徑是否偏大;(3)螺釘螺紋是否變形;(4)鋼絲螺套的頂面是否低于安裝平面,如果鋼絲螺套安裝后頂面與基材表面一樣高,甚至高于安裝平面,則鋼套與基體的摩擦力降低,螺釘拆卸時(shí)鋼絲螺套就易被帶出。3.5不銹鋼螺釘安裝的影響及預(yù)防鋼絲螺套卡死主要發(fā)生在鎖緊型鋼絲螺套和不銹鋼螺釘上。研究所某產(chǎn)品采用M5×20的不銹鋼螺釘,在使用于鎖緊型鋼絲螺套時(shí)候曾出現(xiàn)5%左右的咬死幾率,對工程的進(jìn)度和使用產(chǎn)生了較大影響。原因分析:不銹鋼具有較好的延展性,同時(shí)在表面受損傷時(shí)會產(chǎn)生一層鈍化膜,在安裝螺釘特別是螺釘進(jìn)入到鎖緊線圈時(shí),在壓力及熱量作用下鈍化膜破壞,金屬螺紋間發(fā)生剪切,進(jìn)而發(fā)生黏著的現(xiàn)象。若繼續(xù)擰動(dòng)螺釘,則該現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生,繼而出現(xiàn)螺紋卡死。一旦出現(xiàn)卡死,就難以解決,因此主要還是從預(yù)防上解決該類問題。辦法為采取如下防卡措施:(1)對