紧固件测试和检验概述.ppt

紧固件测试和检验概述 主讲 任赤兵金蜘蛛紧固件培训研讨会 ren5048 课程按排 检验定义和要素 检验定义 通过观察和判断 适当时结合测量 试验进行符合性评价 质量检验就是对原材料 半成品和成品的一个或多个质量特性进行观察 测量 试验 并将结果和规定的质量要求进行比较 以确定每项特性合格情況所进行的活动 检验四要素 度量 采用试验 测量 化验 分析与感官检查等方法 测定产品的质量属性 比较 将测定结果与质量要求和标准进行比较 判断 分符合性判断和适用性判断二类符合性判断 根据比较结果 对检验项目或产品作出合格性判定 适用性判断 进一步确认能否适用 如材料或工序以不影响后道工序正常加工 产品以不影响使用功能为目的 判定 处理 对单件和批处理对单件产品 决定是合格放行 还是不合格返修或报废 对批量产品 根据检验批的可接收质量水平AQL作出批是接收 还是拒收 紧固件检验特点要素 由于紧固件产品 规格 质量属性及大批量 高效的生产方式 检验标准 质量属性项目要求多紧固件检验和试验完全有别于其它机械类产品的检验模式 有它的特殊检验内函和要求 紧固件检验特点 大批量生产状况 紧固件生产特点是大批量生产 采用快速 高效 自动化生产机器制造 现代化的制造机械设备是连续生产 如冷镦机 搓 滚 丝机 网带热处理炉 表面涂层处理等 生产效率可达60件 800件 每分钟的产 一天数百万件产量是常事 因些 紧固件质量状况往往是批次 不是单件数量 产品工艺影响 生产链长 紧固件在生产过程中从原材料投入 要经过多工序或多道序的流转 工序多少取决于生产产品工艺链的长短 如材料改制 冷镦 搓丝 清洗 淬火和回火 表面处理 表面润滑等 有20多道工序流转也是通常的 工序过程的相互作用 上下道的相互作用 影响公差波动 如 材料 热处理 螺纹滚丝间涂层对螺纹间的配合和酸洗和电镀工艺过和的氢脆敏感 有冷镦和热镦不同加工方式 六角螺栓生产工艺链 冷镦工艺 热镦工艺 多种品种 多种规格 多种材料 螺栓 螺柱 螺钉 螺母 自攻螺钉 木螺钉 垫圈 挡圈 销 铆钉 组合件和高强度连接副 焊钉等12大类 紧固件检验特点 材料紧固件用材料有低碳钢 中碳或中碳合金钢 不锈钢及有色金属和非金属材料加工 材料质量对成型工艺性 材料对热处理工艺性 品质 强度有致关重要决定性影响及作用 材料元素的淬硬性和淬透性 马氏体级别含量90 8 紧固件性能 材料物理特性 是材料固有的特性 不会变化 或者在加工成紧固件后仅有很小的变化 例如 热膨胀系数 耐腐蚀特性 耐高低温性能 电阻率 导热率和磁化率等都有其重要性 正确选择紧固件材料和适当的工艺 产品机械性能 是紧固件对施加的载荷的反映 抗拉强度和屈服强度 硬度和延展性等特性都发生了明显的变化 变化取决于选用的加工方法和热处理 正确选择材料 工艺 冷加工和热处理 产品工作特性 是紧固件通过加工或适当的表面处理获得功能设计特性和工程应用要求 例预载荷轴力 扭矩 拧入扭矩等工作性能和表面防腐 通过加工控制或适当处理获得的 紧固件检验特点 紧固件机械性能 为适用于不同工程应用场合的需求 制定了不同的紧固件机械性能等级 材料和强度 是一项基础性技术标准 各国都对紧固件机械性能规定了十分详细的等级 材料及技术参数条款 已形成十分完善的 系列化标准体系 紧固件机械性能分类 机械性能标准特点 紧固件机械性能技术标准有二大流派的系列标准 外螺纹和内螺纹紧固件的性能等级分类 强度 标志和检测方法是相对独立 国际ISO 欧共体EN 德国DIN标准少量 英制紧固件机械性能 美国ASTM SAE IFI标准为主 米制紧固件机械性能 紧固件检验特点 11 ren5048 米制碳钢紧固件机械性能国际上米制紧固件体系的国家在紧固件机械性能标准方面 都已等效或等同采用了ISO898的系列标准 有的国家标准是等效 等同采用 有的国家标准干脆是直接引用了ISO标准号作为紧固件的产品技术条件标准 紧固件产品功能性紧固件装配功能性要求即扭矩和轴力 K扭矩系数 按EN14399 2和GB T3276 2标准 紧固件检验特点 ren5048 紧固件检验特点 美制碳钢紧固件机械性能美制紧固件机械性能标准与国际标准相比 差异较大 不兼容 也不能互换 看似没有规律 实际上体系完整 美制紧固件标准的体系是以行业协会标准为基础 紧固件机械性能标准主要有二块 ASTM SAE的机械性能标准等级划分 技术参数 相互交叉和重合 标准号和内容也相对独立 自成体系 又相互包容 13 紧固件检验特点 紧固件表面处理紧固件中约有80 表面需经过电镀锌 达克罗 热镀锌或其它不同的表面处理 目的 防腐 装潢 装配工能 要求 涂层厚 铬酸盐钝化处理 盐雾试验 螺纹配合调整 防氢脆 装配功能润滑处理以控制扭矩轴力K因子 新标准提出表面涂履处理 或带有添加表面 密封剂 面涂和润滑 为提高表面抗腐蚀能力 外观装饰 功能要求 紧固件表面处理种类 紧固件检验特点 紧固件标准体系 紧固件产品和基础标准多 国际上紧固件产品有米制和英制标准两套相对独立的标准体系 英制标准分二类 美国UNC UNF英制标准和英国BSW BSF英制标准 现行紧固件的两大标准体系间不能互换 不能完全统一 同时英制标准中美国标准和英国标准二类体系间也是不一样 不能互换 米制紧固件基础标准关系 国际标准化组织 ISO 及工业先进国家都较早地开展了紧固件的标准化 目前 已发布的ISO TC2 紧固件标准达182个 ISO紧固件的产品标准有独立的标准号 细分类 ISO紧固件的基础标谁已基本满足产品和检验的需求 目前直接引用ISO标准的 有DIN 德国 或EN 欧盟 GB 中国 或者JIS 日本 等与ISO标准基本一致 无论那个国家的紧固件产品 凡米制 在基础标准方面全部执行ISO标准 这是国际贯例 所以 ISO紧固件标准应视为 米制紧固件标准 的总代表 美制紧固件基础标准关系 美国现行紧固件标准分别由ASME SAE ASTM IFI等发布 视同于国家标准 紧固件产品尺寸 螺纹和质量标准由美国工程师协会ASME颁发 紧固件基础技术标准又全部分别由ASTM美国材料试验协会 SAE和IFI美国工业紧固件协会名义发布 汽车紧固件产品标准由SAE美国机动工程师协会颁发 SAE与ASTM标准兼容 紧固件检验项目 紧固件检验特点 紧固件的质量项目按标准要求较多 每一个项目都应符标准规定的相应要求 缺一不可 紧固件产品尺寸 主要 18 产品基础标准技术条件内容 19 紧固件标准更新从2010年以后 随着工业现代化技术 工艺的创新 新发布的标准和用户对紧固件产品质量要求日益提升 要及时收集新标准 了解 分析新标准的检验和测试方法的变更 ren5048 紧固件检验特点 标准的更新 从2010年以后 国际ISO TC2组织和欧盟EN185标准化组织每年在修改 更新或推出ISO和EN紧固件标准 德国在2016年更新推出新6本 DIN紧固件手册 标准 标准的更新速度和内容变化是相当快的 美国ASTM和ASME每年在推出或更新标准 ASTM最新的是2016年 同时 2012年开始ASTM和ASME取消了美国的米制M大多数标准 左图是2016年颁发取消或合并62个美国M标准 密切关注新标准提出或新增测试方法标准和要求 2020 4 16 德国标准最新版本 德制DIN标准一般每2 3年变换或认可一次 目前DIN紧固件标准最新版于2016年4月出版 即认可 ISO标准每年都有更新标准出版 2020 4 16 紧固件机械性能 米制 标准对照表 23 各国的紧固件机械性标准基本是在第一时间同步 等同采纳ISO国际系列标准 ISO TC2现在修订ISO WD898 2 2016 ren5048 IFI美制紧固件标准手册变更历程 一般约每十年颁发一期 前后共出版了9期 汇编手册 第五版是78年出版 间隔十二年 第六版是88年出版 间隔十年 第七版是2003年出版 间隔十五年 第八版是2011年出版 间隔八年 2014年7月3日正式推出 IFI 9版英制紧固件标准手册 2014 IFI 九版 IFI 八版 IFI 七版 IFI 六版 2020 4 16 24 欧盟EN新颁发钢结构紧固件标准 2015年欧盟CEN TC185新颁发了EN14399 1 6 2015 预载荷钢结构高强度紧固件 系列标准 欧盟国家也参照欧洲规范修改或直接引用欧盟标准 如 BSEN14399 DINEN14399 NFEN14399 UNIEN14399 德国也颁发了DASt021 2013大规格钢结构螺栓标准 德国也同时取消了原DIN6914 6915 6916系列标准 许多国际性的工程公司也推荐采用欧洲规范EN14399 因此欧洲规范在世界范围的影响愈来愈显著 25 ASTM撤消现行六个钢结构螺栓组件标准 撤消2015年11月ASTMF16 02紧固件技术委员会议决定撤消现行六个钢结构螺栓系列标准 A325 A325M A490 A490M和F1852 F2280 用已颁发ASTMF3125 F3125M 2015a 热处理 最小抗拉强度120ksi 830Mpa 和150ksi 1040Mpa 英制和米制钢及合金钢高强度结构用螺栓技术条件 标准来替代 整合为综合性一个钢结构螺栓系列标准 理由在2012年11月ASTMF16 02紧固件技术委员提出一个新钢结构螺栓标准 于2014年11月会议上正式批准 于2015年1月首次出版ASTMF3125标准 以替代和更换现行六个标准 新标准统一简化 并已纠正了许多已知存在的问题 确保该系列产品满足钢结构工程使用要求 有助于消除各行业分不清楚哪些文件在现行使用 与原标准覆盖保持对齐 并显著地得到简化 ASTM撤消现行ASTM M 标准 ASTM于2016 04月宣布取消现行的美国在用的30多个ASTM M 紧固件标准 决定直接引用ISO紧固件标准或部份过渡执行 在2012年在取消ASTMA568M时就讲 即然ISO898 1已经很规范 在国际上很流行 我们没有必要再另搞一套 在美国的米制标准方面尽可能贯彻ISO标准 1 仅有底涂层 2 底涂层 润滑 3 底涂层 面涂 顶涂 4 底涂层 面涂 润滑 建立基本锌片涂层系统 达克罗 锌片涂层体系是将锌片分布钢制紧固件表面 通常以适当的方法附加一层铝片 在热作用下 固化 薄片间相互粘结 且薄片和基板间也粘合 从而形成一个无机表面涂 保证阴极保护 涂层可含Cr 6 协议 或不含六价铬Cr 3 附加的顶涂层提高耐腐蚀性 耐化学性 颜色 电绝缘 导电率 附加润滑涂层可提高或实现特定功能 扭矩矩 装配轴力性能 ISO10683 2014 紧固件非电解锌片涂层 原仅是 涂层 1仅是基材金属 S 2基材金属 S 转化膜 钝化 3基材金属 S 转化膜 钝化 添加润滑4基材金属 S 转化膜 钝化 密封剂 面漆涂层5基材金属 S 转化膜 钝化 面漆涂层 加润滑 ISO建立电镀涂层系统 电镀层的防腐蚀上取决于金属层 单个或多个 厚度 对于基体是锌涂层和镉涂层 纯化处理和 或密封剂 或顶涂层提高腐蚀保护 纯化涂层 或密封剂 面漆涂层提供保护涂层金属防腐蚀 白色腐蚀 因此也提供了对基础金属腐蚀额外的保护 表面添加润滑是为提高装配功能的需要 ISO WD4042 2016 紧固件电镀 给出五种基本镀涂层系统 原仅是 涂层 原仅是 涂层 特点不含六价铬或含六价铬钝化提高了防腐性钝化涂层还可以附加更好附着力和 或外观颜色密封剂 面涂层 提高2 4倍防腐性 带或不带润滑剂 装配功能 ASTMF1941 2015版 紧固件电镀 ASTMF1941 F1941M 2015 螺纹紧固件电镀层 英寸制螺纹 范围标准规范包括了统一英寸制和公制螺纹紧固件的电解沉积镀层的应用 性能和尺寸要求 也可以用于其他有螺纹零件和无螺纹零件 规定了镀层厚度 六价铬或非六价铬表面钝化处理 抗腐蚀性 氢脆风险预防及去除氢脆烘烤技术措施 滚镀和挂镀电镀方式 工艺不同 镀层系统 A 仅镀层材料膜层B 镀层材料膜层 钝化表面处理 如Fe Zn5A C 镀层材料膜层 钝化表面处理 附加滑剂 如Fe Zn5ANL D 镀层材料膜层 钝化表面处理 密封剂表涂层 如Fe Zn5ANS E 镀层材料膜层 钝化表面处理 密封剂表涂层 附加润滑剂 如Fe Zn5ANSL A B C E D 原仅是A B涂层 原仅是A B涂层 ISO DTR20491 2016颁发 钢紧固件氢脆基础 内部氢脆IHE 具有高拉伸强度或硬度或表面硬化或冷加工到高硬度 在拉伸应力下 过程中已吸收的氢 可能是有内部氢脆 IHE 的危险 去氢措施 控制氢脆的产生 尽量减少氢产生的程度 采用烘烤 在纯化之前进行 烘烤时间和温度应合同约定 紧固件材料对氢脆敏感性及相关措施 氢脆三个条件 美制体系 米制体系 ASMEB18 18 2011ASTMF1470 2012 ISO3269 2000 现行国际紧固件抽样检验二大体系 2020 4 16 32 紧固件验收检查是一项极为重要的基础标准 是供需双方对交付验收的紧固件产品批是接收或拒收的依据 国际上要修改ISO3269紧固件质量验收检验标准 美国二套检验标准及适用性 紧固件测量 测量应按标准规定 对应的 正确的测试方法和试验程序进行 标准对紧固件的质量属性 如机械性能 尺寸和型位公差 镀层等测试方法 各国标准都作了十分详细明了 可操作性强和试验方法 各国标准间的测试方法尚有一定的差异 关注标准提升和变更 而提出一些新的测试方法与要求 采用测量仪器和设备 如理化分析仪 材料试验机 硬度计 冲击试验机 螺纹量规 螺纹三针测量仪 粗糙度检测仪 镀层测厚仪 轮廓仪 盐雾试验箱 扭矩轴力试验机等 对产品的一项或多项特性进行定量 或定性 进行单独的 互不干扰 测量和试验 紧固件检验特点 出口紧固件检验标准七项原则 ren5048 2020 4 16 在2003年开始德国新发布的紧固件型式尺寸标准与我们日常出口和传统生产执行标准已经有变化 取消 产品标准 DIN912 DIN931 DIN933 DIN934 912 84 6921 6923等的常用老的近百个产品标准 基础技术标准 DIN267 3 DIN267 4 DIN267 9 DIN267 10 DIN267 19 DIN267 20等一些常用老的基础技术条件标准已经取消 DIN918描述 欧盟紧固件标准概述 这些老标准很流行 这些老基础标准被替代 不用了 35 原则一 关注新的或老的DIN产品标准 2020 4 16 一 欧盟标准加快了等同采纳ISO TC2标准的步伐近几年DIN出版的紧固件手册中 DIN采用ENISO或ISO的标准数量也在不断增多 速度也在加快 在紧固件产品和技术标准方面 DIN标准与EN ISO标准合作 尽可能向统一和一致的方向努力 DIN自己原来的基础标准数量在不断减少 ISO每年都在更新标准 2015年 原则二 注意标准发展趋势 36 二 美国紧固件标准更新速度更快工业紧固件协会于2014年7月正式推出 IFI 9版英制紧固件标准手册 汇集了美国英寸的紧固件产品和基盛典标准一一对应 ASME美制紧固件产品标准一般3 5年更新一次 ASTM的紧固件标准一年更新一次 ASTM2016版 美国的米制紧固件标准贯彻ISO标准 如ASTMF568M取消 2020 4 16 二OOO年后 随着欧洲区域经济一体化 在统一标准 统一贸易技术条款促进欧盟经济一体化发展贸易原则 DIN标准也开始直接引用欧洲EN或ISO标准 所以讲德国紧固件除了个别的特色产品之外 其他如螺栓 螺钉和螺母常规产品及几乎全部的基础标准与ISO EN标准中是 联合认可标准 完全同步 完全等同 等效 例如 2009年ISO TC2国际标准化组织推出ISO898 1 2009 最新是2013年 碳钢合金钢紧固件机械性能螺栓 螺钉和螺柱 标准 DINISO898 1 2013 德国认可引用国际标准 BSISO898 1 2013 英国认可引用国际标准 ENISO898 1 2013 欧盟认可引用国际标准 GB T3998 1 2010 中国等效采用国际标准 AS4291 1 20015 澳大利亚认可引用国际标准 JISB1051 2000 日本认可引用国际标准 欧洲EN螺栓 螺钉尺寸标准 38 欧盟EN钢结构螺栓标准2015年版 2020 4 16 EN14399 1 2015EN14399 2 2015 EN14399 2015是欧盟结构螺栓连接 有10个系列标准更新 EN14399 2005或2006版标准取消 DIM6914 6915 6916标准HR和HV二个等级系列 2020 4 16 例子 2020 4 16 原则三 紧固件基础技术条件要最新ISO标准 39 无能合同产品是新标准还是已经作废的老DIN和GB标准 在采用基础技术条件的方面上 是必须采用最新的年份标准或者已升级的ISO EN和GB标准 这是国际标准和国际贸易的规则 如 ISO898 1 2009 现是2013版 ISO898 2 2012要注意基础技术标准的版本年限问题 尤其在签订贸易合时要格外注意这一点 不以能认为是老标准了就用老办法 老标准对待 这是国际贸易惯例 ren5048 例如 执行ISO898 1 2013 ISO898 1 2013年已颁发 在现行的产品标准中 无论是新产品或是老的产品标准都必须执行2013年版标准 执行的产品包括 老的德国标准DIN931 DIN933 DIN912 558 601新的国际准ISO4014 4017老的德国钢结构螺栓DIN6914新的欧共体标准EN14399 40 规则 新标准颁发 意味老标准自动作废 2020 4 16 ISO898 1 2009 螺栓机械性能 GB T3098 1 2010 ISO 898 1 2013 螺栓机械性能 仅三年变更 原则四 注意新标准技术和质量要求 质量验收水平趋向Ac 零 的要求 新标准更强调新技术 新质量要求 表面镀锌层盐雾试验时间大幅度提高 机械性能检验程序更细化 操作性更强ISO898 1 2013版有15个试验程序 提出FPC过程控制 管理要求 理论性理强 如电镀氢脆的生成机理和去氢脆方法 标准变更页码的增加 JS500 盐雾试验红锈时间 500h 2020 4 16 原则五 工艺性要求和工作特性要求 标准的发展趋势是开始将工艺性要求放入标准中去了 工艺性要求1 ISO10684规定热镀锌二种 高温和低温 热镀锌温度 2 ISO898 1 2013版规定90 马氏体级别含量检查 是在淬火后 回火前检查的检验方法 是针对如何正确选用淬火冷却液和规格大小的淬透性的考核 选用合适的材料的一项工艺性要求 3 ISO4042和ISO10683规定去氢有工艺规要求 4 ISO DIS898 2 2014规定8级螺母 M16 由生产者选择是或否 要进行热处理 QT 规则和要求 5 ASTMF1554 2015 锚固螺栓 规定弯曲工艺温度要求 去应力回火 6 热镀锌后螺母不允许再二次攻丝 43 2020 4 16 原则五 工作特性和过程控制要求 标准的发展趋势将工作特性和FPC要求放入标准中 44 2 热镀锌螺母的转角试验 美制A325和AS1252规定转角试验 防螺纹咬合 在新的ASTMF3125 F3125 2015a标准作了