بهینه سازی انواع اتصال دهنده های خودرو و مواد و عملیات حرارتی

طبق آمار، حدود 240 استاندارد متداول برای محصولات قطعات استاندارد خودرو وجود دارد که شامل عناصر آب بندی لومن، بست های اتصال خط لوله، واشر، پیچ، مهره، پیچ و مهره و غیره می شود که 115 استاندارد مربوط به آن است. به بست های فلزی که حدود 48 درصد را تشکیل می دهد. با توسعه مستمر صنعت خودروسازی، به منظور مهار افزایش هزینه های تولید و مدیریت ناشی از افزایش تعداد بست های فلزی (که از این پس بست های خودرو نامیده می شود)، خودروسازان مختلف، بست ها را از چهار جنبه ساختاری مقایسه و بهینه سازی کرده اند. عناصر، مواد، عملیات حرارتی و عملیات سطحی. این مقاله به این موضوع می پردازد.

پیچ و مهره 1.1

برای مجموعه پیچ شش گوش به همراه واشر فنری، زمانی که پیش بار پیچ کم است، اثر ضد شل شدن بهتر است. با این حال، از آنجایی که واشر فنری برای قطعات مهم استفاده نمی شود، پیچ و مهره های واشر فنری عمدتاً با آچار پنوماتیک با دقت حدود 40± درصد در تولید سفت می شوند. گشتاور مونتاژ و پراکندگی نیروی محوری زیاد است. واشر فنری اغلب در حالت صاف است و حتی خطر گشاد شدن حلقه را دارد. عملکرد واقعی ضد شل شدن مونتاژ پیچ و مهره واشر فنری غیرقابل کنترل است، نمی تواند الزامات طراحی محصول را برآورده کند. برای پیچ های فلنج شش گوش، مزایای زیر وجود دارد.

① تحت همان مشخصات رزوه، ناحیه پشتیبانی پیچ فلنج شش ضلعی بزرگتر از پیچ سر شش ضلعی است که می تواند فشار را روی سطح پشتیبانی بهتر پراکنده کند و از تغییر شکل قطعات متصل جلوگیری کند.

② تحت همان ضریب اصطکاک، اثر ضد شل شدن پیچ فلنج به وضوح بهتر از پیچ شش گوش است.

③ به منظور جلوگیری از اصطکاک بین انتهای آستین و قسمت متصل به سطح قطعه متصل، پیچ فلنج اقتصادی تر از مجموعه پیچ شش گوش با واشر تخت است.

پیچ‌های فلنج شش‌ضلعی ترجیح داده می‌شوند، و پیچ‌های سر شش گوش، پیچ‌های سر شش گوش به اضافه واشرهای فنری، پیچ‌های سر شش گوش به‌علاوه واشرهای فنری به‌علاوه واشرهای تخت، و پیچ‌های سر شش گوش به علاوه واشرهای تخت محدود شده‌اند.

1.2 پیچ

شکل پیچ پیچی پیچ داخلی است. فرم های محرک شامل شش ضلعی داخلی، شیار متقاطع و شش ضلعی داخلی است. انواع هد شامل سر گرد، فلنج سر استوانه‌ای، سر گرد صاف، فلنج سر گرد صاف، سر تابه، فلنج سر تابه، سر متقابل و سر نیمه فرو رفته است.

از آنجایی که الزامات راندمان مونتاژ نیز دائماً در حال بهبود است، پیچ‌های Torx شش ضلعی ترجیح داده می‌شوند، ساختارهای استاندارد بهینه شده‌اند، و استفاده از پیچ‌های سوکت شش گوش و پیچ‌های متقاطع به تدریج محدود می‌شود.

1.3 آجیل

اثر استفاده از مهره فلنج شش گوش مانند پیچ ​​فلنج شش گوش است. اگر ساختار اجازه می دهد، مهره فلنج شش گوش ترجیح داده می شود. برای قطعاتی که الزامات ضد شل شدن خاصی دارند، مهره های قفل کننده گشتاور موثر مانند تمام مهره های قفل فلزی و مهره های قفلی غیرفلزی باید در نظر گرفته شوند. از آنجایی که مهره قفل تمام فلزی با تغییر شکل رزوه قفل می شود، برای قطعاتی که اغلب جدا می شوند مناسب نیست. مهره قفلی درج غیرفلزی قابلیت استفاده مجدد خوبی دارد، اما با توجه به الزامات استاندارد بست ها، به جز موتور، دمای کاربرد آن کمتر یا مساوی 120 درجه است. به طور خاص، باید توجه داشت که مهره قفل نوع گشتاور مؤثر باید بر گشتاور اضافی ناشی از تغییر شکل مهره یا درج‌های غیرفلزی در حین نصب غلبه کند، بنابراین گشتاور باید تأیید شود. هنگام مونتاژ بر اساس مقدار گشتاور مهره معمولی، ممکن است نیروی گیره کافی نباشد و خطر استفاده وجود دارد.

1.4 نخ

از آنجایی که ظرفیت باربری و ظرفیت ضد شل شدن رزوه ریز بیشتر از رزوه درشت است، هنگام انتخاب بست های رزوه ای بزرگتر باید تا حد امکان رزوه ریز انتخاب شود و همچنین می توان تنوع بست های رزوه ای را کاهش داد. از جدول 1 می توان دریافت که به طور کلی فقط دندان های درشت زیر M12 و دندان های ظریف بالای M12 وجود دارد. در بست های رزوه ای وسایل نقلیه تجاری، دندانه های درشت و ریز بالای M12 همزیستی دارند و هنوز جای بهینه سازی وجود دارد.

1.5 واشر

به منظور بهبود راندمان مونتاژ و کاهش خطر عدم مونتاژ و اشتباه، اصولاً واشرها به تنهایی مجاز نیستند. پیشنهادات برای استفاده از واشرهای مختلف به شرح زیر است.

① واشر تخت عمدتاً برای بهبود وضعیت تماس، افزایش سطح یاتاقان و حفظ ثبات ضریب اصطکاک سطح پشتیبانی استفاده می شود. ② واشر فنری از خاصیت ارتجاعی برای تولید پیش بار محوری استفاده می کند که می تواند تضعیف نیروی محوری را کاهش دهد. با این حال، از آنجایی که کنترل موثر عملکرد ضد شل شدن دشوار است، پیچ به راحتی بار غیرعادی را تحمل می کند و خطر آسیب را دارد. ③ واشر الاستیک شکل دندان دارای دندان های پیچ خورده است و پس از عملیات حرارتی سختی بالایی دارد. در طول مونتاژ، دندان ها به طور الاستیک تغییر شکل داده و تا حدی در سطح نگهدارنده قرار می گیرند تا یک اثر قفل ایجاد کنند. واشر دندان شکل باید با احتیاط در قسمت اتصال استفاده شود.

درمان سطحی

بست‌های خودرو شامل پیچ‌ها، مهره‌ها و واشرها هستند که بیشتر آن‌ها باید تحت عملیات سطحی قرار گیرند تا از خوردگی محافظت کنند، ظاهرشان را بهبود بخشند یا به عملکردهای خاصی دست یابند، مانند پیچ‌ها و بست‌های پشه‌ای که گشتاور قفل را کنترل می‌کنند. برای مثال، جدول 2 را برای محیط سرویس و الزامات مقاومت در برابر خوردگی یک بست خودروی خانگی ببینید.

2.1 الکترو گالوانیزه

بهترین عملکرد ضد خوردگی، غیرفعال سازی زرد روی، پس از آن غیرفعال سازی سبز روی، غیرفعال سازی سیاه روی و غیرفعال سازی سفید آبی روی است. مقاومت در برابر خوردگی پوشش عمومی 8 میکرومتر است. زمان زنگ سفید غیرفعال شدن زرد 72 ساعت، زمان زنگ قرمز 144 ساعت. زمان زنگ سفید غیرفعال سازی سیاه و سفید 6 ساعت، زمان زنگ قرمز 72 ساعت.

سه جنبه زیر باید در کاربرد عملی مورد توجه قرار گیرد. با سفت شدن تدریجی حفاظت از محیط زیست، استفاده از غیرفعال سازی کروم سه ظرفیتی، پوشش آلومینیوم روی و سایر روش های سازگارتر با محیط زیست برای اتصال دهنده های خودرو، روندی در آینده است. اتصال دهنده های خودرو با حداکثر استحکام کششی بیشتر از 1000 مگاپاسکال (معادل مقدار سختی 33.5 HRC و 332 HV) باید پس از آبکاری قبل از غیرفعال شدن تحت درمان هیدروژنی قرار گیرند تا خطر شکستگی تاخیری کاهش یابد. اگر فیلم غیرفعال کرومات به مدت طولانی در معرض محیط بالای 70 درجه قرار گیرد، مقاومت به خوردگی آن آسیب می بیند. بنابراین برای مناطق با دمای محیط بالا، غیرفعال سازی روی باید با احتیاط انجام شود.

2.2 پوشش آلومینیوم روی

پوشش آلومینیوم روی هیچ شکنندگی هیدروژنی ندارد و الزامات حفاظت از محیط زیست را برآورده می کند. زمان زنگ قرمز تست اسپری نمک خنثی می تواند به 720 ساعت برسد. رنگ پوشش مشکی و خاکستری است. افزودن روان کننده به مایع پوشش می تواند ضریب اصطکاک را تغییر دهد. پیچ های درجه 10.9 و بالاتر ترجیح داده می شوند. علاوه بر این، جنبه های زیر نیز باید در هنگام استفاده در نظر گرفته شود. استحکام چسبندگی بین پوشش آلومینیوم روی و زیرلایه به اندازه آبکاری روی قوی نیست و در حین استفاده پودر می ریزد. بنابراین نمی توان از آن در داخل قطعات انتقال استفاده کرد و استفاده از پیچ و مهره هایی که نیاز به جداسازی مکرر دارند توصیه نمی شود. علاوه بر این، برای پیچ و مهره های با اندازه بزرگ، آبکاری بشکه به راحتی ایجاد خراش و ضربه می کند و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد، که باید در هنگام انتخاب در نظر گرفته شود. برای اتصال دهنده هایی که نیاز به رسانایی دارند و بست هایی با قطر اسمی رزوه خارجی کمتر از M6 و رزوه داخلی کمتر از M10، برای اطمینان از پیچ و مونتاژ معمولی نباید از پوشش آلومینیوم روی استفاده شود.

2.3 آلیاژ روی نیکل

در مقایسه با آبکاری روی، مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ نیکل روی بسیار بهبود یافته است و همان آبکاری 8 μ پس از عملیات غیرفعال سازی و آب بندی، سطح می تواند به مدت 240 ساعت از زنگ سفید و به مدت 1000 ساعت از زنگ قرمز خارج شود. علاوه بر این، الزامات مقاومت در برابر دمای بالا را نیز برآورده می کند. از آنجایی که آلیاژ روی نیکل هنوز تمایل کمی به شکنندگی هیدروژنی دارد، به منظور کاهش خطر کیفی اتصال دهنده‌های خودرو با استحکام کششی بیشتر از 1000 مگاپاسکال، باید قبل از استفاده بررسی‌های لازم انجام شود.

2.4 آبکاری مس

نقطه ذوب مس حدود 1083 درجه است. در محیط های با دمای بالا، به منظور جلوگیری از تف جوشی قطعات رزوه ای، آبکاری مس برای عملیات سطحی، به ویژه برای اتصال دهنده های خودرو در اطراف منیفولد اگزوز موتور انتخاب می شود.

مواد و عملیات حرارتی

پیچ و مهره های با استحکام بالا معمولاً به محصولات درجه 8.8 یا بالاتر اطلاق می شود که نه تنها لازم است استحکام کششی و نسبت تسلیم بالایی داشته باشند، بلکه عملکرد ضربه ای در دمای پایین نیز دارند. یکی از دشواری‌های ساخت نیز عملیات خاموش کردن و تمپر کردن پیچ‌های با استحکام بالا است. فولاد Swrch35k، 10B21، 10b33، 35CrMo، 42CrMo یا 20MnTiB به عنوان مواد انتخاب شده اند، برای جزئیات به جدول 3 مراجعه کنید. همانطور که همه ما می دانیم، نتایج تست عملکرد مکانیکی اتصال دهنده های با استحکام بالا نه تنها شاخص های کلیدی کیفیت محصول، بلکه شاخص های مهم مرتبط با ایمنی هستند. مشکل اصلی فولاد swrch35k ​​و 10B21 سختی پذیری ضعیف است. کنترل موثر فرآیند خاموش کردن و تلطیف پیچ و مهره های با استحکام بالا نقش حیاتی در خواص مکانیکی دارد.

به منظور بهبود کیفیت عملیات حرارتی پیچ و مهره های با استحکام بالا، فولاد باید از سه جنبه زیر کنترل شود. ① کنترل محتوای کربن در مرزهای میانی و بالایی نه تنها می تواند استحکام و چقرمگی فولاد را بهبود بخشد، بلکه تمایل به جداسازی را نیز کاهش می دهد. ② کنترل عنصر آلیاژی تا حد بالایی می تواند سختی پذیری را افزایش داده و استحکام و چقرمگی فولاد را بهبود بخشد. ③ برای اطمینان از خلوص فولاد، محتوای عناصر باقیمانده مضر P و s را به حداقل برسانید. درجه و جنس بست خودرو.

یکی از مشکلات در کنترل کیفیت این است که تغییرات ساختار داخلی و خواص پیچ و مهره ها در حین خاموش کردن و تمپر کردن نمی توانند در زمان واقعی نظارت شوند. قبل از بارگیری، علامت روی سر پیچ را به دقت بررسی کنید تا مطمئن شوید که اطلاعات پیچ های مورد پردازش دقیق است، از بین نمی رود و پس از عملیات حرارتی قابل شناسایی است. فرآیند خاموش کردن و گرم کردن باید به شدت کنترل شود، پتانسیل کربن باید دقیق باشد و زمان خاموش شدن هر دسته از پیچ ها باید ثبت شود. پس از تخلیه محیط کوئنچ، سختی سطح قطعه کار باید آزمایش شود. فولاد 10B21 و 20MnTiB باید بیشتر از 43hrc باشد. فولاد Swrch35k، 45 و 10b33 باید بیش از 48hrc باشد. ریزساختار پس از کوئنچ، مارتنزیت سوزنی ریز است که با توجه به درجه مارتنزیت JB/t9211-2008 فولاد کربنی متوسط ​​و فولاد ساختاری آلیاژ کربنی متوسط ​​ارزیابی می‌شود. مارتنزیت خاموش کننده درجه 3-5 است که شرایط فنی را برآورده می کند. یکنواختی سختی خاموش کننده سطح و هسته نباید بیشتر از 3HRC باشد.