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      Long Hong®- 龙红紧固件技术:紧固件(扣件)的再利用與扭矩值

      副标题:龙红紧固件技术:紧固件(扣件)的再利用與扭矩值

      发布时间:2017-10-23 15:24:12 产品作者:LHGOOD 产品来源:非标压铆件

      关键词:龙红紧固件技术:紧固件(扣件)的再利用與扭矩值

      产品TGS:产品编码:LH-0003129 点击数:

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        扣件的再利用与扭矩值

        有时我们会明知故问一些问题,其实透过多年来的训练和经验早已心知肚明这些疑问的解答。但若被问及:「哪裡可以找到印刷在纸本上的答案?」便会不知所措无从找出确切的引用文字,或者也不确定其文字是否存在。製造商或经销商不应该去回覆特定的技术性问题,因为所有紧固作业条件和用途都是独特的。若误解顾客在何种情况下使用扣件,双方都将负担庞大的责任。

        某位工作上的同事问我,可以去哪裡找到解答以解决顾客问题。当时我不明白应该如何找到正解,于是写了一封信向顾客解释。许多时候,我们很难找出答案,且解方可能躲在好几本不同的书籍或刊物裡。因此以下将针对扣件的再利用与扭矩值列出几项时常被寻问的问题。

        扣件在至关重要的用途中可以被重复使用吗?

        不行。

        这个看似常识的问题,仍然不是人人都清楚。某次,一位任职于核电厂的员工问了类似问题。实际上,无法判定出一支扣件在高应力且至关重要的用途中承受了多少应力。这支扣件可能被施加应力到稍微超过降伏点,或安装到远低于循环荷载应力值,而使扣件被安装错误,导致金属疲乏。由于肉眼看不出金属疲乏产生的微小裂缝,以至于将发生的扣件失效现象不会被侦测到,除非透过超音波或磁粉探伤测试。若与可能发生的相关负担和损害相比,扣件相对来说并不昂贵,将其汰换掉即可。扣件在一般条件下可以重复使用吗?

        可以。在「可以」的前提下,是有条件的;仅适用于「受控制」情形下被安装的钢製(铁製)扣件。这裡的重点字为「受到控制」,我们必须利用安装扣件来产生大于工作载荷(service load)的夹持载荷(clamp load),且不造成接合表面的伤害,例如劣化或翘曲的现象,此时就是「不行」。若使用条件未知,千万别冒险尝试。非铁扣件(不锈钢、镍合金、硅铜、钛等等)一旦承受张力载荷就会发生加工硬化。此时就要斟酌,如果是小支的扣件,例如低于 5/16”,就可能可以重复使用。但是一旦扣件已加工硬化,便会严重遗失其力学特性。因此,若铁或非铁製螺纹扣件接触过大于验证负荷(proof load) 或降伏强度的载荷,该扣件在任何用途下皆无法重复使用,因为它不再能安全地呈现预期设想好的力学或物理特性。

        螺帽可以重复使用吗? 不行。对于一个复杂的问题来说,这是相对简化的答案。螺帽只有在一种方式下可以重复使用,且需要结合两个妥善利用的事件影响结果。若要简单回答的话就是「不行」,因为我们并不知道该螺帽是在什么情形下安装的。基本的解释就是多种摩擦力禁止重复使用。将螺帽固定到公扣件的螺纹上时,其螺纹就会被压缩。这支扣件在张力之下被固定住,且如同线圈和弹簧,一旦张力释放,螺纹的牙距就会变回平常的状态。卸除载荷时,螺帽的螺纹不会恢復回平常的牙距尺寸。不同于张力作业,材料受挤压时,它会保持些微被压缩的状态,因此就会永久改变螺帽的牙距。该种变化通常不会引人注意。也就是说,最有可能的状况是螺帽仍可沿着扣件耦合螺纹,自由地生成螺纹。但若我们抓住螺帽和六角头部,将两者往各自的反方向拉扯并同时弄鬆螺帽,就会在螺帽鬆脱的同时,感受到螺纹发出的轧轧声。这即是螺纹变形所导致的追加摩擦力。因此,再度紧固螺帽时,螺栓和螺帽间的追加螺纹摩擦力会禁止发生同量的紧固力。

        “但我使用的扭力明明都相同”

        扭力是一种摩擦力作用,所以在重复使用螺帽的时候就用不到了。摩擦力会随着每一次的重复使用而改变,因为螺帽的内螺纹会被偏离和压缩。扭矩扳手,或者就以你的手肘来说,要用到百分百的全力。扳手并不会知道要如何区分安装的摩擦力。在受控制的条件下执行的测试已判定,在紧固作业中,一支新的螺帽和扣件在耦合的螺纹之间以及在螺帽的表面上会消耗约90%的作业摩擦力。因此,在那90%的摩擦力被磨耗掉之后,只有10%的扳手作业能量是施加在扣件的紧固作业上。在重复使用螺帽的时候,若螺帽螺纹的偏离量足以将螺纹之间的磨擦力增加2%,用来紧固住螺帽的扳手作业能量就会减少至8%。整体的扭力输出仍会加总到100%,但扣件被紧固的程度会少掉2%。现在接合的程度已不如第一次安装时来的紧贴。再声明一次,每当螺帽被卸除或重复使用,螺纹的摩擦力就会增加,这会降低施加的扭矩量(需要此量来达到适当的张力) 。

        重复使用螺帽的现象在许多用途中变得十分关键。关键在于车轮螺帽,车轮为了轮胎的转动、汰换、剎车检查和维修等塬因而必须被卸除或替换。统计数据发现,里程数超过120,000里的车辆会有发生金属失效导致车轮螺柱失效的风险,因为车轮螺帽多次重复使用导致夹持载荷损失。 “我对你的螺栓施加过扭力却还是失效了”

        这个问题可能会衍生出一整套议题,但这裡的主要目标是要了解到纸本上列出的扭力值应被视为一种指南来使用。扣件的紧固作业涉及许多变因,以至于扭力值的计算是要基于扣件在「製出当下」的特定物理性质。以电镀为例,十年前首次发展出扭力公式时,锌就是电镀的首选。当时的锌电镀溶液由氰化物电解质製成,它的效率约在四至六成,会促使氢脆化现象并产生粗糙且多孔表面。

        因此,「k」这个要素 (通称为摩擦係数)的值在70年代会高于后期的非氰化锌硷与锌酸溶液电镀过的产品。这些新的电解质效率超过九成,可减少氢脆化的问题并产生更平滑的沉淀效果。改变了扭力值和「k」这个要素,但有许多扭力表和「k」要素却未跟着更动。

        数十年来,我们一直有相当固定的扭力表用于电镀锌扣件,但也只到现在为止。

        自从採用RoHS(危害性物质限制指令)禁止使用六价铬 (Cr+6)之后,扭力的领域已发生了变动。此塬子价的数值表明了氧化的状态,而六价铬已被发现会致癌。六价铬被叁价铬(Cr+3)取代,它是一种不致癌的涂料。

        六价铬会产生虹彩黄色,由于它的涂佈较厚,所以相较于透明铬酸盐转化涂层,能提供更好的抗腐蚀效果。叁价铬的涂佈比六价铬更薄,因此在标準的塩雾测试中获得的抗腐蚀评比会低很多。

        为了弥补,叁价铬的涂佈必须更厚或者施加外涂层或密封剂。六价涂层可自我癒合,但叁价涂层不会。正是各家电镀公司生产的叁价铬转换涂佈的厚度变化,导致含有叁价铬转换涂佈的扣件产品扭力值大幅变化。值得注意的是,近期的扭力实验显示,因为有不少叁价铬扣件使得前述的扭力必须增加7%~10%。

       

        因此不只有电镀业者会遇到扭力值的变异,从施加涂佈的方式到不同密封胶的使用都可能会发生。产品採购、厂商和电镀商的标準化能有助于控制变数并减少潜在的顾客问题。


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