Selon les statistiques, il existe environ 240 normes couramment utilisées pour les produits de pièces automobiles standard qui ont été publiées et mises en œuvre, couvrant les éléments d'étanchéité de lumière, les fixations de raccordement de conduites, les rondelles, les vis, les écrous, les boulons, etc., dont 115 normes sont liées aux attaches métalliques, représentant environ 48 pour cent . Avec le développement continu de l'industrie automobile, afin de freiner l'augmentation des coûts de production et de gestion causée par la multiplication des fixations métalliques (ci-après dénommées fixations automobiles), différents constructeurs automobiles ont comparé et optimisé les fixations sous quatre aspects : structurel éléments, matériaux, traitement thermique et traitement de surface. Cet article en parle.
1.1 boulons
Pour l'ensemble boulon hexagonal plus rondelle élastique, lorsque la précharge du boulon est faible, l'effet anti-desserrage est meilleur. Cependant, comme la rondelle élastique n'est pas utilisée pour les pièces importantes, les boulons avec rondelles élastiques sont principalement serrés avec des clés pneumatiques avec une précision d'environ ± 40 % en production. Le couple de montage et la dispersion des forces axiales sont importants. La rondelle élastique est souvent à l'état aplati, et risque même de dilater l'anneau. La performance anti-desserrage réelle de l'ensemble boulon et rondelle élastique est incontrôlable, ne peut pas répondre aux exigences de conception du produit. Pour les boulons à bride hexagonale, il y a les avantages suivants.
① Sous la même spécification de filetage, la zone de support du boulon à bride hexagonale est plus grande que celle du boulon à tête hexagonale, ce qui peut mieux disperser la pression sur la surface de support et éviter la déformation des pièces connectées ;
② Sous le même coefficient de frottement, l'effet anti-desserrage du boulon à bride est évidemment meilleur que celui du boulon hexagonal ;
③ Afin d'éviter que le frottement entre l'extrémité du manchon et la pièce connectée n'endommage la surface de la pièce connectée, le boulon à bride est plus économique que l'assemblage à boulon hexagonal avec rondelle plate.
Les boulons à bride hexagonale sont préférés, et les boulons à tête hexagonale, les boulons à tête hexagonale plus rondelles élastiques, les boulons à tête hexagonale plus rondelles élastiques plus rondelles plates et les boulons à tête hexagonale plus rondelles plates sont limités.
1.2 vis
La forme de vissage de la vis est un vissage interne. Les formes d'entraînement comprennent l'hexagone interne, la rainure transversale et l'hexagone interne. Les types de tête comprennent la tête ronde, la bride à tête cylindrique, la tête ronde plate, la bride à tête ronde plate, la tête cylindrique, la bride à tête cylindrique, la tête fraisée et la tête semi-noyée.
Les exigences d'efficacité d'assemblage étant également en constante amélioration, les vis hexagonales Torx sont préférées, les structures standards sont optimisées et l'utilisation de vis à six pans creux et de vis à empreinte cruciforme est progressivement limitée.
1,3 noix
L'effet d'utilisation de l'écrou à bride hexagonale est le même que celui du boulon à bride hexagonale. Si la structure le permet, un écrou à embase hexagonal est préférable. Pour les pièces avec des exigences spéciales anti-desserrage, des écrous de blocage à couple efficace, tels que tous les écrous de blocage métalliques et les écrous de blocage à insert non métallique, doivent être pris en compte. Le contre-écrou tout métal étant bloqué par déformation du filetage, il ne convient pas aux pièces souvent démontées ; L'écrou de blocage à insert non métallique a une bonne réutilisabilité, mais selon les exigences standard des fixations, à l'exception du moteur, sa température d'application est inférieure ou égale à 120 degrés. En particulier, il convient de noter que le contre-écrou de type à couple effectif doit surmonter le couple supplémentaire causé par la déformation de l'écrou ou les inserts non métalliques lors de l'installation, de sorte que le couple doit être confirmé. La force de serrage peut ne pas être suffisante lors de l'assemblage en fonction de la valeur de couple de l'écrou ordinaire, et il existe un risque d'utilisation.
1.4 fil
Étant donné que la capacité portante et la capacité anti-desserrage du filetage fin sont supérieures à celles du filetage grossier, le filetage fin doit être sélectionné autant que possible lors de la sélection de fixations filetées plus grandes, et la variété des fixations filetées peut également être réduite. Il ressort du tableau 1 qu'en général, il n'y a que des dents grossières en dessous de M12 et des dents fines au-dessus de M12. Dans les fixations filetées des véhicules utilitaires, denture grossière et fine coexistent au-dessus de M12, et il reste encore de la place pour l'optimisation.
1,5 rondelle
Afin d'améliorer l'efficacité de l'assemblage et de réduire le risque d'assemblage manquant et erroné, les joints ne sont en principe pas autorisés à exister seuls. Les suggestions pour l'utilisation de divers joints sont les suivantes.
① La rondelle plate est principalement utilisée pour améliorer l'état de contact, augmenter la surface d'appui et maintenir la stabilité du coefficient de frottement de la surface d'appui ; ② La rondelle élastique utilise l'élasticité pour générer une précharge axiale, ce qui peut atténuer l'atténuation de la force axiale. Cependant, étant donné que la performance anti-desserrage est difficile à contrôler efficacement, le boulon est facile à supporter une charge excentrique et présente un risque d'endommagement ; ③ La rondelle élastique en forme de dent a des dents tordues et a une dureté élevée après traitement thermique. Lors de l'assemblage, les dents seront déformées élastiquement et partiellement encastrées dans la surface d'appui pour former un effet de verrouillage. La rondelle en forme de dent doit être utilisée avec précaution au niveau de la pièce de connexion.
traitement de surface
Les fixations automobiles comprennent les boulons, les écrous et les rondelles, dont la plupart doivent subir un traitement de surface pour les protéger de la corrosion, améliorer leur apparence ou remplir certaines fonctions spéciales, telles que les fixations à vis et anti-moustiques qui contrôlent le couple de blocage. Par exemple, voir le tableau 2 pour l'environnement de service et les exigences de résistance à la corrosion d'une fixation automobile domestique.
2.1 électrozingage
La meilleure performance anticorrosion est la passivation au jaune de zinc, suivie de la passivation au vert de zinc, de la passivation au noir de zinc et de la passivation au bleu de zinc blanc. La résistance à la corrosion du revêtement général est de 8 μm. Temps de rouille blanche de passivation jaune 72h, temps de rouille rouge 144H; Passivation noir et blanc temps rouille blanche 6h, temps rouille rouge 72h.
Les trois aspects suivants doivent être pris en compte dans l'application pratique. Avec le renforcement progressif de la protection de l'environnement, l'utilisation de la passivation au chrome trivalent, du revêtement zinc aluminium et d'autres méthodes plus respectueuses de l'environnement pour les fixations automobiles est la tendance à l'avenir; Les fixations automobiles avec une résistance à la traction maximale supérieure à 1 000 MPa (équivalent à une valeur de dureté de 33,5 HRC et 332 HV) doivent être soumises à un traitement à l'hydrogène après placage avant passivation afin de réduire le risque de rupture retardée ; Si le film de passivation au chromate est exposé à l'environnement au-dessus de 70 degrés pendant une longue période, sa résistance à la corrosion sera endommagée. Par conséquent, pour les zones à température ambiante élevée, la passivation au zinc doit être utilisée avec prudence.
2.2 revêtement zinc-aluminium
Le revêtement en zinc aluminium n'a pas de fragilisation par l'hydrogène et répond aux exigences de protection de l'environnement. Le temps de rouille rouge du test au brouillard salin neutre peut atteindre 720h. Les couleurs de revêtement sont le noir et le gris. L'ajout de lubrifiant au liquide de revêtement peut modifier le coefficient de frottement. Les boulons de grade 10.9 et plus sont préférés. En outre, les aspects suivants doivent également être pris en compte lors de l'utilisation. La force d'adhérence entre le revêtement de zinc aluminium et le substrat n'est pas aussi forte que celle du zingage, et il y a de la poudre qui tombe pendant l'utilisation. Par conséquent, il ne peut pas être utilisé à l'intérieur des pièces de transmission et il n'est pas recommandé d'utiliser les boulons qui doivent être démontés à plusieurs reprises. De plus, pour les boulons et les écrous de grande taille, le placage du baril est facile à produire des rayures et des bosses, réduisant la résistance à la corrosion, qui doit être prise en compte lors de la sélection ; Pour les fixations avec des exigences de conductivité et les fixations avec un diamètre nominal de filetage externe inférieur à M6 et un filetage interne inférieur à M10, le revêtement en zinc aluminium ne doit pas être utilisé pour assurer le vissage et l'assemblage normal.
2.3 alliage zinc-nickel
Par rapport au zingage, la résistance à la corrosion de l'alliage zinc-nickel a été grandement améliorée, et le même placage 8 μ Après passivation et traitement d'étanchéité, la surface peut être exempte de rouille blanche pendant 240h et de rouille rouge pendant 1000h ; De plus, il répond également aux exigences de résistance aux hautes températures. Étant donné que l'alliage zinc nickel a encore une légère tendance à la fragilisation par l'hydrogène, afin de réduire le risque qualité des fixations automobiles ayant une résistance à la traction supérieure à 1000 MPa, les vérifications nécessaires doivent être effectuées avant utilisation.
2.4 cuivrage
Le point de fusion du cuivre est d'environ 1083 degrés. Dans un environnement à haute température, afin d'éviter le frittage des pièces filetées, le cuivrage est sélectionné pour le traitement de surface, en particulier pour les fixations automobiles autour du collecteur d'échappement du moteur.
Matériaux et traitement thermique
Les boulons à haute résistance pour automobiles font généralement référence à des produits de grade 8.8 ou supérieur, qui doivent non seulement avoir une résistance à la traction et un rapport d'élasticité élevés, mais également des performances d'impact élevées à basse température. L'une des difficultés de fabrication est également le traitement de trempe et de revenu des boulons à haute résistance. Les aciers Swrch35k, 10B21, 10b33, 35CrMo, 42CrMo ou 20MnTiB sont sélectionnés comme matériaux, voir le tableau 3 pour plus de détails. Comme nous le savons tous, les résultats des tests de performance mécanique des fixations à haute résistance ne sont pas seulement les indicateurs clés de la qualité du produit, mais également des indicateurs importants liés à la sécurité. Le principal problème des aciers swrch35k et 10B21 est leur mauvaise trempabilité. Un contrôle efficace du processus de trempe et de revenu des boulons à haute résistance joue un rôle essentiel dans les propriétés mécaniques.
Afin d'améliorer la qualité du traitement thermique des boulons à haute résistance pour automobiles, l'acier doit être contrôlé selon les trois aspects suivants. ① Le contrôle de la teneur en carbone dans les limites médiane et supérieure peut non seulement améliorer la résistance et la ténacité de l'acier, mais également réduire la tendance à la ségrégation. ② Le contrôle de l'élément d'alliage à la limite supérieure peut augmenter la trempabilité et améliorer la résistance et la ténacité de l'acier. ③ Minimiser la teneur en éléments résiduels nocifs P et s pour assurer la pureté de l'acier. Qualité et matériau des fixations automobiles.
C'est l'une des difficultés du contrôle qualité que les modifications de la structure interne et des propriétés des boulons pendant la trempe et le revenu ne peuvent pas être surveillées en temps réel. Avant le chargement, vérifiez attentivement le repère sur la tête de boulon pour vous assurer que les informations des boulons à traiter sont exactes, non perdues et identifiables après traitement thermique. Le processus de trempe et de chauffage doit être strictement contrôlé, le potentiel de carbone doit être précis et le temps de trempe de chaque lot de boulons doit être enregistré. Une fois le milieu de trempe déchargé, la dureté de surface de la pièce doit être testée. Les aciers 10B21 et 20MnTiB doivent être supérieurs à 43hrc ; L'acier Swrch35k, 45 et 10b33 doit être supérieur à 48hrc. La microstructure après trempe est de la martensite à aiguille fine, qui est évaluée selon la nuance de martensite JB / t9211-2008 d'acier à carbone moyen et d'acier de construction en alliage à carbone moyen. La martensite de trempe est de grade 3-5, répondant aux exigences techniques ; L'uniformité de la dureté de trempe de la surface et du noyau ne doit pas être supérieure à 3HRC.