扭矩( Torque )

　　扭矩是一種產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力量. 下面是一些最普通的扭矩的事例 :

　　1. 給表上弦 2. 旋開(kāi)瓶蓋 3. 旋轉(zhuǎn)門(mén)把手 4. 擰入螺絲.

　　扭矩在大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合都需要著重考慮.

　　下面四種扭矩有著些微小的差別.

　　1. 驅(qū)動(dòng)扭矩( Driving Torque )

　　2. 鎖緊扭矩( Seating Torque )

　　3. 松動(dòng)扭矩( Break away Torque )

　　4. 預(yù)置扭矩( Prevailing Torque )

　　所有這些扭矩在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)遇到, 但不同的使用狀況其重要性不相同.

　　1. 驅(qū)動(dòng)扭矩 — 使機(jī)件組合在一起必須的施予之旋轉(zhuǎn)力量.

　　2. 鎖緊扭矩 — 使機(jī)件組合達(dá)到預(yù)先設(shè)定的松緊程度所需要的力量.

　　3. 松動(dòng)扭矩 — 使組合在一起的機(jī)件分離所必需要的施予之旋轉(zhuǎn)力量.

　　4. 預(yù)置扭矩 — 在緊固件上設(shè)置的一種特性, 使緊固件在一鎖入配合螺紋工件即因磨擦力產(chǎn)生阻力以達(dá)成防松的目的, 克服該磨擦力矩所需要的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)力矩即稱為預(yù)置扭矩.

　　驅(qū)動(dòng)力矩 : 驅(qū)動(dòng)扭矩在螺絲切削, 螺絲滾制和自鎖機(jī)件應(yīng)用中是主要考慮的問(wèn)題. 作為旋轉(zhuǎn)機(jī)件必須的最大力, 要求是必須的. 過(guò)高的驅(qū)動(dòng)扭矩會(huì)使旋轉(zhuǎn)失效和旋轉(zhuǎn)失敗, 所有這些將增加緊固件的成本, 所以盡可能地降低驅(qū)動(dòng)扭矩是十分必要的. 這需求就引導(dǎo)出另一個(gè)工程要求”驅(qū)動(dòng)-拉脫比”. 它是驅(qū)動(dòng)緊固件需要的扭矩值與抗脫或破壞所配合的內(nèi)螺紋所需扭矩值的關(guān)系, 此值范圍越大, 越有利于減少裝配不良, 重復(fù)裝配和降低相應(yīng)的成本, 緊固件便越適用.

　　對(duì)于螺紋滾制自攻螺絲而言, 其要求的驅(qū)動(dòng)-拉脫比( Drive to Strip Ratio )為1 : 3, 即有一個(gè)單位的驅(qū)動(dòng)扭矩, 就需要有三個(gè)單位的抗拉脫強(qiáng)度的配合螺紋強(qiáng)度.

　　鎖緊扭矩 : 鎖緊扭矩是將緊固件旋至所要求的松緊程度或扭力-拉力值的力量. 它以一個(gè)最大值表示. 這就是說(shuō)在小于規(guī)定的最大扭矩作用于應(yīng)該得到指定的松緊度或夾緊力, 這在任何情況下都是十分重要的. 因?yàn)榫o固件應(yīng)該能夠適當(dāng)鎖緊以保證正常的裝配, 但這不應(yīng)該過(guò)度增加扭矩. 過(guò)度的扭矩要求會(huì)造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的失效, 增加勞動(dòng)強(qiáng)度, 配合的失敗, 所有這些都會(huì)造成緊固件費(fèi)用的增加.

　　松動(dòng)扭矩 : 松動(dòng)扭矩是指將緊固件由鎖緊狀態(tài)松開(kāi)時(shí)的旋轉(zhuǎn)力量. 這在緊固件容易松動(dòng)的狀況下最具實(shí)際意義. 松動(dòng)扭矩一般和自鎖緊固件相關(guān)( 不僅是自鎖緊固件, 防松用緊固件都在內(nèi) ), 它以一個(gè)最小值來(lái)表達(dá), 就是說(shuō)緊固件不能以小于松動(dòng)扭矩的力矩脫離組裝件.

　　預(yù)置扭矩 : 從技術(shù)上來(lái)講, 預(yù)置扭矩是一種對(duì)旋轉(zhuǎn)力矩的的反力矩( Resistance to Rotation ). 它通常是指將以固鎖但尚未鎖緊的緊固件旋出時(shí)的力矩. 像松動(dòng)扭矩一樣, 預(yù)置扭矩用于容易松動(dòng)的場(chǎng)合, 它的規(guī)定值亦為最小值. 在小于規(guī)定扭矩的作用下緊固件必須固鎖( 但不一定鎖緊 )而不能轉(zhuǎn)動(dòng), 每一個(gè)緊固件都要求有一定的扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng), 這是預(yù)置扭矩的”驅(qū)動(dòng)扭矩”, 每一個(gè)預(yù)置扭矩緊固件都要求有更大的扭矩來(lái)鎖緊, 以確保適當(dāng)?shù)墓替i狀態(tài), 這是”鎖緊扭矩”. 每一個(gè)緊固件都需要有一定的扭矩將它從固鎖狀態(tài)松開(kāi), 這就是”松動(dòng)扭矩”. 每一緊固件都需一定扭矩將它從未鎖緊但尚固鎖的狀態(tài)下取出, 這就是預(yù)置扭矩. 扭矩的測(cè)試單位是磅-英寸( in pounds )或磅-英尺( foot pounds ). 1磅-英寸就是一磅的力作用在垂直于旋轉(zhuǎn)中心1英寸距離處產(chǎn)生的力量. 2磅-英寸就是2磅的力作用在垂直于旋轉(zhuǎn)軸心1英寸距離或1磅的力作用于2英寸處所產(chǎn)生的力量. 由此, 可得出

　　力矩 = 軸心到扭力的垂直距離 x 力

　　磅-英寸除以12便得到磅-英尺, 反之, 磅-英寸乘以12即為磅-英尺, 單位的選擇要根據(jù)數(shù)值的大小. 例如, 我們通常會(huì)用100磅-英尺, 而不用1200磅-英寸.

　　注 : 磅-英寸和磅-英尺均是技術(shù)上所用的正確單位. 但我們經(jīng)常會(huì)寫(xiě)成英寸-磅和英尺-磅. 扭矩是產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)所必須的力. 它是作用在臂末端使物體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力量.

　　回答問(wèn)題 (不要翻看前面的內(nèi)容) :

　　1. 什么是扭矩?

　　2. 四種不同的扭矩為何?

　　3. 扭矩的單位是什么?

　　查看前述材料來(lái)檢查你的答案, 若有任何遺漏將正確答案寫(xiě)下來(lái).

　　抗拉強(qiáng)度( Tensile Strength )

　　抗拉強(qiáng)度是指材料在外力拉伸下抵抗破斷的能力. 你是否有過(guò)將橡膠條拉斷的經(jīng)驗(yàn)?zāi)? 如果有, 那么你就是在測(cè)試橡膠條的抗拉強(qiáng)度. 緊固件的抗拉強(qiáng)度也是一樣的, 它是緊固件能夠承受的施加在其上而不會(huì)使其破斷的抗拉值.

　　抗拉強(qiáng)度是緊固件最普通的一種物理性質(zhì). 它是緊固件的極限強(qiáng)度( Ultimate Strength ). 也是緊固件在應(yīng)用時(shí)考慮的其承載荷重能力( Load Bearing Ability )的基本指標(biāo).

　　抗拉強(qiáng)度用磅/英寸2表示( PSI ). 它是指平均分配在緊固件最小徑截面積上( Cross-Sectional of minor Diameter )可施予緊固件承受的力量. 例如, 緊固件的破斷拉力為100,000磅, 它的最小徑斷面積為1平方英寸, 那么此緊固件的抗拉強(qiáng)度是100, 000PSI. 意即 :

　　抗拉強(qiáng)度 = 力/面積 = 100,000磅/ 1平方英寸= 100,000PSI

　　抗拉強(qiáng)度是緊固件抵抗軸向拉力( Axial Tensile )的能力. 它表明了緊固件承受軸向拉伸負(fù)荷的能力. 抗拉強(qiáng)度通常是指極限抗拉強(qiáng)度( Ultimate Tensile Strength, UTS ). 因?yàn)榫o固件的降伏強(qiáng)度( Yield Strength )和保證荷重( Proof Load )與它的抗拉強(qiáng)度有關(guān), 所以我們會(huì)在后面加以討論.

　　回答問(wèn)題 (不要翻看前面的內(nèi)容) :

　　1. 什么是抗拉強(qiáng)度?

　　2. 抗拉強(qiáng)度的單位是什么?

　　查看前述材料來(lái)檢查你的答案, 若有任何遺漏將正確答案寫(xiě)下來(lái).

　　降伏強(qiáng)度( Yield Strength )

　　理論上, 每一個(gè)軸向拉力都將使緊固件產(chǎn)生不同程度的伸長(zhǎng). 因?yàn)榧扔械慕饘倬衅鋸椥阅?shù)( Degree of Elasticity, 或稱為楊氏模數(shù)Young’s Moulde )存在, 通常將負(fù)荷去除, 緊固件就會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的長(zhǎng)度. 當(dāng)緊固件無(wú)法恢復(fù)其原長(zhǎng)時(shí)的負(fù)荷值即為其降伏點(diǎn)( Yield Point ). 降伏點(diǎn)是緊固件承受軸向負(fù)荷時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形的那一點(diǎn).

　　在緊固件行業(yè), 我們真的希望它能在其彈性極限范圍內(nèi)使用, 以確保聯(lián)接的安全性, 而不希望將它拉伸到降伏點(diǎn)來(lái)使用. 因?yàn)檫@會(huì)降低緊固件的有效性. 當(dāng)緊固件被拉伸到其降伏點(diǎn)后便無(wú)法收縮回到原的長(zhǎng)度. 這種收縮提供了緊固件連接時(shí)的有效鎖緊力. 我們可以清楚看到緊固件是如何鎖緊及如何發(fā)揮功效的. 假想一個(gè)緊固件就如一個(gè)一圈圈纏緊的彈簧. 想象一個(gè)用彈簧拉緊的門(mén), 當(dāng)彈簧沒(méi)有超過(guò)其降伏點(diǎn)時(shí), 它可以有效地將門(mén)閉緊. 但當(dāng)彈簧被過(guò)度拉伸而無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的長(zhǎng)度時(shí), 彈簧將會(huì)失效而無(wú)法將門(mén)閉緊. 但當(dāng)彈簧被過(guò)度拉伸時(shí), 便會(huì)到達(dá)其降伏點(diǎn), 此時(shí)彈簧將會(huì)失效而無(wú)法將門(mén)拉緊. 彈簧便失去了其原有的拉力. 緊固件也是如此, 一但被過(guò)度拉伸, 便會(huì)失去原有的拉力.

　　一般而言, 降服強(qiáng)度等于于極限抗拉強(qiáng)度的25%. 緊固件的降伏點(diǎn)是指它承受軸向負(fù)荷產(chǎn)生永久伸長(zhǎng)的那一點(diǎn).

　　回答問(wèn)題 (不要翻看前面的內(nèi)容):

　　1. 什么是緊固件的降伏強(qiáng)度?

　　2. 緊固件的抗拉強(qiáng)度與降伏強(qiáng)度有何關(guān)系?

　　查看前述材料來(lái)檢查你的答案, 若有任何遺漏將正確答案寫(xiě)下來(lái).

　　譯注 : 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系并非一成不變的25%, 一般而言, 同一種材料的抗拉強(qiáng)度越高( 不管是加工硬化或是熱處理造成 ), 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值會(huì)升高, 延展性則降低, 比如4.6級(jí)的螺栓, 由于冷鍛后延展性無(wú)法達(dá)到30%要求, 因此必需退火, 此時(shí)降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度均降低, 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度大約為45-50%, 冷鍛后5.6級(jí)螺栓冷鍛后不作任何處理, 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度大約為35-40%, 至于8.8級(jí)螺栓冷鍛后作調(diào)質(zhì)熱處理, 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度大約為20-25%, 10.9級(jí)及12.9級(jí)螺栓冷鍛后作調(diào)質(zhì)熱處理, 降伏強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度大約為10-20%.

　　保證荷重( Proof Load )

　　保證荷重是緊固件不產(chǎn)生永久伸長(zhǎng)的所能承受的最大軸向拉力, 我們?cè)僖詮椈蔀槔? 假設(shè)緊固件為一根彈簧, 我們可以想象將彈簧拉到不使它產(chǎn)生永久伸長(zhǎng)的最大長(zhǎng)度, 就是說(shuō)到去除負(fù)荷后緊固件可以恢復(fù)到它原來(lái)的長(zhǎng)度.

　　這就表明了緊固件的降伏點(diǎn)和保證荷重的關(guān)系十分密切. 理論上講, 就像在一個(gè)范圍內(nèi)有兩個(gè)相鄰的點(diǎn), 一個(gè)比另一個(gè)小一點(diǎn)點(diǎn), 那么這個(gè)比較小的值就是保證荷重, 另一個(gè)比較大的就是降伏點(diǎn). 因?yàn)閮牲c(diǎn)相距太近, 在實(shí)際應(yīng)用上我們將它們視為等同. 碳鋼類緊固件的保證荷重是其最大抗拉強(qiáng)度的75%. 例如, 碳鋼類緊固件的抗拉強(qiáng)度是100,000PSI, 那么它的保證荷重即為其降伏點(diǎn), 是75,000PSI.

　　保證荷重的知識(shí)和意義對(duì)于業(yè)務(wù)人員很重要, 因?yàn)橛袝r(shí)他會(huì)被要求提供緊固件在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可承受的拉力和荷重. 記住一般的原則是 : 施加保證荷重的75%的力, 可以獲得最佳功效. 這是緊固件在使用時(shí)關(guān)于其拉力的通用原則. 比如我們剛才提到的緊固件, 其抗拉強(qiáng)度是100, 000PSI, 因?yàn)楸ＷC荷重為抗拉強(qiáng)度的75%, 故其保證荷重為75, 000PSI, 若客戶問(wèn)你”這支螺栓可以承受多大的拉力使用”時(shí), 你應(yīng)該回答”保證荷重的75%或(25, 000*75%)56, 250PSI. 保證荷重是緊固件不產(chǎn)生塑性變形所能承受的最大的力. 記住下列三個(gè)重要的原則 :

　　1. 碳鋼的保證荷重是其抗拉強(qiáng)度的75%.

　　2. 將緊固件鎖緊到其保證荷重的75%將發(fā)揮其最大功效.

　　3. 一般須將緊固件鎖緊至其抗拉荷重的50%-60%, 以保證其功效.

　　譯注 : 保證荷重依規(guī)定依照公稱尺寸及產(chǎn)品級(jí)數(shù)為一個(gè)固定值, 緊固件在承受荷重到此一規(guī)定值時(shí)不可產(chǎn)生任何可能造成組裝失敗的變形. 同樣的, 保證荷重與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系并非一成不變的25%, 與上一段的批注相同.

　　回答問(wèn)題 (不要翻看前面的內(nèi)容):

　　1. 什么是保證荷重?

　　2. 保證荷重和抗拉強(qiáng)度有何關(guān)系?

　　3. 緊固件一般應(yīng)鎖緊到保證荷重的百分之多少?

　　4. 一個(gè)強(qiáng)度為100, 000PSI的緊固件, 你會(huì)將它鎖緊到多大拉力使用(寫(xiě)出計(jì)算公式)?

　　查看前述材料來(lái)檢查你的答案, 若有任何遺漏將正確答案寫(xiě)下來(lái).

　　扭矩與伸長(zhǎng)( Torque-Tension)

　　扭矩與伸長(zhǎng)的關(guān)系 : 扭矩與伸長(zhǎng)的關(guān)系是指當(dāng)施加扭矩于緊固件時(shí)會(huì)產(chǎn)生伸長(zhǎng)及抵抗力. 扭矩與抗力的關(guān)系在應(yīng)用上非常重要, 如前所述, 業(yè)務(wù)人員通常會(huì)建議客戶以保證荷重的75%的拉力鎖緊緊固件. 客戶接下來(lái)就會(huì)問(wèn)”要達(dá)到這一拉力需要多大的扭矩? ”, 在回答問(wèn)題之前你必須清楚為什么一些客戶提出的這個(gè)問(wèn)題是合理的. 在使用緊固件時(shí)我們首先考慮的是施加適當(dāng)?shù)睦? 既然如此, 客戶為什么還會(huì)問(wèn)到扭矩呢? 因?yàn)榫o固件在使用時(shí)是施加扭矩將其鎖緊的, 因此測(cè)定扭矩比測(cè)定其實(shí)際的拉力值要方便.

　　現(xiàn)在你知道為什么這是一個(gè)很有意義的問(wèn)題了吧? 你可以考慮答案了, 首先扭矩和抗力有不同的關(guān)系. 下面是會(huì)影響其相互關(guān)系的一些狀況 :

　　1. 緊固件的表面狀況(本色或電鍍)

　　2. 螺紋配合的表面狀況

　　3. 承面狀況

　　4. 螺紋等級(jí)

　　5. 螺紋類型

　　6. 緊固件的強(qiáng)度

　　7. 與之配合的材料強(qiáng)度

　　8. 潤(rùn)滑狀況

　　所有上述這些差異都將影響在實(shí)際使用過(guò)程中扭矩與抗力的關(guān)系.

　　業(yè)務(wù)人員應(yīng)注意千萬(wàn)不能為客戶推測(cè)扭矩與抗力的關(guān)系. 友匯已采購(gòu)了專門(mén)用于確定扭矩與抗力關(guān)系的裝置( 譯注 : 扭矩 – 拉伸計(jì), 扭矩與摩擦力測(cè)試及扭矩與夾緊負(fù)荷測(cè)試 ). 顯然, 業(yè)務(wù)人員很難解決這樣一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題. 業(yè)務(wù)人員的職責(zé)是了解緊固件的實(shí)際使用狀況, 并反饋回來(lái)以便我們能夠最好地解決客戶的問(wèn)題. 如果遇到有關(guān)扭矩的問(wèn)題, 你應(yīng)該了解 :

　　1. 緊固件如何使用.

　　2. 緊固件用什么材料制成.

　　3. 你將使用何種類型的緊固件.

　　4. 你需要多大的拉力(夾緊力).

　　5. 使用什么樣的表面被覆.

　　6. 你計(jì)劃使用何種潤(rùn)滑.

　　7. 其它你認(rèn)為比較重要的使用狀況.

　　可能的話, 盡量取得所使用的緊固件裝配的樣品. 對(duì)扭矩拉力的一般性的了解是很重要的. 扭矩拉力是指施加扭矩于緊固件上時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉力. 扭矩拉力的另一個(gè)相關(guān)的概念是夾緊力. 這將在后面加以討論.

　　回答問(wèn)題 (不要翻看前面的內(nèi)容):

　　1. 扭矩拉力的關(guān)系是什么?

　　2. 業(yè)務(wù)人員應(yīng)該提供客戶在其特定的使用狀況下扭矩與拉力有什么樣的關(guān)系?

　　查看前述材料來(lái)檢查你的答案, 若有任何遺漏將正確答案寫(xiě)下來(lái).

　　鎖緊力( Clamp Force )

　　鎖緊力是緊固件鎖緊物體時(shí)作用于被鎖緊面( 即承面 )的力.

　　在應(yīng)用中, 作用于被鎖緊面的力的大小完全與緊固件所受拉力相等; 事實(shí)上, 配件中扭矩鎖緊力的關(guān)系與緊固件的扭矩應(yīng)力關(guān)系比率完全相同.

　　扭力在大多數(shù)應(yīng)用中非常重要, 是因?yàn)榫o固件中適當(dāng)?shù)睦δ艽_保正確裝配; 記住 : 制定扭矩 - 應(yīng)力關(guān)系圖并非銷(xiāo)售人員的職責(zé). 但絕不是說(shuō)銷(xiāo)售人員可以逃避這些問(wèn)題, 而是應(yīng)該由銷(xiāo)售人員收集必要信息交給相關(guān)部門(mén), 以便提供最好可能答案.

　　剪切強(qiáng)度( Shear Strength )

　　剪切強(qiáng)度是當(dāng)緊固件在垂直于軸向負(fù)荷而產(chǎn)生的阻止變形的能力.

　　您也許曾在擊高爾夫球時(shí)將球頭折斷或至少看到別人這樣過(guò). 您也許注意到球桿碰擊球時(shí), 當(dāng)球飛出的同時(shí)球頭也落地情況, 大家說(shuō) : 球頭被球桿剪落. 事實(shí)上, 您無(wú)意中做了球頭剪切強(qiáng)度測(cè)試, 您可以看到球頭是否可承受球桿作用于垂直于其軸線方向的力. 高爾夫球頭制造時(shí)因此要使剪切強(qiáng)度小到不能影響擊球.

　　當(dāng)緊固件應(yīng)用于受垂直于軸向載荷時(shí), 務(wù)必考慮其剪切強(qiáng)度. 不同于高爾夫球頭的是緊固件必須要能承受這些載荷以完成工作.

　　剪切強(qiáng)度通常估計(jì)為抗拉強(qiáng)度2/3大小, 因此如緊固件抗拉強(qiáng)度為180,000 PSI, 剪切強(qiáng)度則為120,000 PSI; 換句話說(shuō), 緊固件應(yīng)能承受120,000 PSI的垂直于其軸向的載荷.

　　通常剪切力發(fā)生在 : 緊固件垂直釘在兩塊重迭的平行材料上, 同時(shí)兩塊材料所受力方向相反時(shí).

　　只有當(dāng)緊固件剪切強(qiáng)度大于這個(gè)力時(shí)緊固件不會(huì)失效.

　　疲勞強(qiáng)度( Fatigue Strength )

　　疲勞強(qiáng)度是緊固件在循環(huán)震動(dòng)應(yīng)力( Cyclic Variations in Stress )作用下抵抗疲勞失效的能力. 換言之, 它是緊固件承受在因某種原因下產(chǎn)生的變負(fù)載的能力.

　　一般來(lái)說(shuō), 疲勞強(qiáng)度大大低于它的最大抗拉強(qiáng)度.

　　疲勞有若干種類, 但震動(dòng)是最普遍的類型.

　　典型的”震動(dòng)”疲勞的例子是所有應(yīng)用于柴油機(jī)上的”Head-bolt”, 當(dāng)活塞沿活塞缸下沖時(shí), Head-bolt不受力; 但當(dāng)活塞再次上升時(shí)活塞缸內(nèi)壓力漸漸增加直至再次下沖時(shí)變?yōu)榱? 整個(gè)過(guò)程載荷的變化及周期與電機(jī)的速度相關(guān).

　　為克服并確保震動(dòng)變應(yīng)力的疲勞失效, 緊固件應(yīng)能承受大于可能碰到的循環(huán)中的最大應(yīng)力.

　　疲勞失效是受剪或拉的緊固件需要考慮的一個(gè)因素.

　　延展性( Ductility )

　　延展性是材料在不開(kāi)裂情況下永久變形的能力.

　　延展性在緊固件行業(yè)中多個(gè)不同的地方均有提及, 但其概念相同的. 首先, 延展性是對(duì)將要用于緊固件成型的材質(zhì)而言, 材質(zhì)延展性越好, 它在不開(kāi)裂情況下變形能力越好. 我們用黏土來(lái)做例子說(shuō)明延展性, 盡管它并非緊固件材料.

　　您可用一個(gè)球形黏土捏成扁平形狀, 并且其表面絕對(duì)不會(huì)有開(kāi)裂或斷裂; 這即為延展性, 相反, 用石頭做同樣的試驗(yàn), 即使是極輕微的變形也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂及脆斷. 以上兩個(gè)極端情況的例子, 而材料有相同性質(zhì). 一些材料, 比如鋁是一種延展性很好可以變形很大而不裂開(kāi)的材料, 而另一些材料, 如硬度大的鋼, 稍微變形即會(huì)開(kāi)裂; 材質(zhì)延展性是產(chǎn)品成型工藝的決定因素.

　　用來(lái)成型螺紋的材料延展性也需要考慮, 因螺紋成型是緊固件四周的材料變形而成, 而非切削掉多余材料; 再來(lái), 如果在黏土與石頭的材料輾制螺紋; 首先, 在兩種材料上各打一個(gè)相同大小孔, 然后插入螺絲旋入, 可以看到, 黏土四周材料會(huì)移動(dòng)或變形但并未有切削作用; 但是當(dāng)您用同樣一只螺絲插入石塊中, 石塊材料會(huì)開(kāi)裂. 這便是材料的脆性. 當(dāng)然, 絕不會(huì)有人用螺絲旋入黏土或石頭中, 但用來(lái)制造螺絲的材料應(yīng)有相似的延展性. 即材料能夠變形而不致開(kāi)裂或斷裂才可以.

　　緊固件延展性要求最后與其應(yīng)用場(chǎng)合有關(guān). 有些場(chǎng)合緊固件會(huì)受到?jīng)_擊或大力錘擊. 一般來(lái)說(shuō), 這些緊固件應(yīng)在斷裂前變形, 這很重要. 如果緊固件容易碎裂, 則受沖擊會(huì)開(kāi)裂; 如延展性好, 則只會(huì)變形, 不會(huì)斷裂.

　　再想一想黏土與石頭. 如果您有兩個(gè)大小形狀相似的圓柱, 一個(gè)為黏土, 另一個(gè)為石頭; 施以同樣垂直于其軸線的沖擊, 則黏土?xí)澢? 石頭則會(huì)開(kāi)裂. 緊固件材質(zhì)有相似狀況. 它們的延展性程度大小不同.

　　只有定下緊固件應(yīng)用的所有要求, 友匯及顧客才能一起開(kāi)發(fā)出最適合每一種特殊場(chǎng)合的緊固件.

　　延展性是材料永久變形而不裂開(kāi)的能力.

　　緊固件應(yīng)考慮延展性三要素 :

　　1. 緊固件本身材質(zhì)延展性.

　　2. 成型處材質(zhì)延展性.

　　3. 特殊場(chǎng)合緊固件延展性要求.

　　硬度( Hardness )

　　硬度是材料抵抗摩擦, 凹陷, 彎曲的一種指標(biāo).

　　緊固件硬度最重要的意義是抵抗組裝時(shí)的摩擦及/或在機(jī)械應(yīng)用場(chǎng)合中的作用. 對(duì)螺紋成型及螺紋切削自攻螺絲而言, 由于它使用來(lái)自配合孔中擠出或攻鉆出配合的內(nèi)螺紋, 因此很顯然的, 它的硬度必須比配合的組裝件硬度要高. 如果不是這樣的話, 那在組裝時(shí)自攻螺紋會(huì)變形或損壞, 而導(dǎo)致旋不進(jìn)去. 兩種不同硬度的材料可以很清楚的被分出來(lái), 比如說(shuō)黏土和鋼, 如果您想將鋼制的螺紋成型自攻螺絲旋入黏土中, 因?yàn)轲ね淋浨乙子谧冃? 當(dāng)然很輕易的就旋進(jìn)去了. 接下來(lái), 如果您想把黏土做的螺紋成型自攻螺絲旋入鋼中, xxx咧怎么會(huì)弄不進(jìn)去. 因此, 螺紋成型自攻螺絲必須比配合的工件硬.

　　在某些作業(yè)場(chǎng)合下緊固件也會(huì)使用到承受面. 尤其是一些具有肩部的螺絲, 硬度僅在于幾個(gè)重要的承受部位起作用但卻非常重要. 這些承受面必須有足夠的硬度來(lái)承擔(dān)組裝時(shí)快速增加且會(huì)累積的多余的摩擦以保證組裝后的功能并減少維護(hù)量. 在一次我們拿黏土和鋼作例子, 因?yàn)殇摫瑞ね劣? 所以作為移動(dòng)用的緊固件鋼會(huì)比黏土使用的好且久.

　　另一個(gè)重要性則是材料的硬度直接與材料的抗拉強(qiáng)度, 剪斷強(qiáng)度及延展性相關(guān). 當(dāng)硬度增加時(shí) :

　　1. 抗拉強(qiáng)度增加.

　　2. 剪斷強(qiáng)度增加.

　　3. 延展性減少.

　　業(yè)務(wù)人員應(yīng)該了解客戶在每一種強(qiáng)度等級(jí)及延展性要求應(yīng)用場(chǎng)合下, 如何去決定相關(guān)聯(lián)的硬度值. 仔細(xì)詢問(wèn)這些問(wèn)題并轉(zhuǎn)給技術(shù)部門(mén)以便友匯可以建議客戶使用何種緊固件.

　　硬化緊固件有兩種基本方法 :

　　1. 冷加工或加工硬化.

　　2. 熱處理.

　　當(dāng)緊固件在室溫之下變形我們稱之曰冷間加工. 冷間加工在變形的材料上施加應(yīng)力使之變形并會(huì)殘留應(yīng)力使材料變硬. 這種現(xiàn)象在冷打頭( Cold Heading )及擠制( Extrusion )均會(huì)發(fā)生.

　　材料在經(jīng)過(guò)數(shù)種不同的熱處理后其硬度也會(huì)增加. 這些方法在熱處理一章中將專題處理.

　　緊固件的硬化依其使用場(chǎng)合之不同可以分為三種不同的方式 :

　　1. 全硬化( Through Hardened ).

　　2. 表面硬化( Case Hardened ).

　　3. 選擇性硬化( Selectively Hardened ).

　　這三種名稱是根據(jù)硬度在材料上狀況的不同來(lái)命名, 全硬化緊固件全部的部位都多經(jīng)過(guò)硬化. 其心部與表面均予以硬化. 表面硬化緊固件在材料表面很淺的部位進(jìn)行硬化處理. 在緊固件上, 表面將會(huì)比心部要堅(jiān)硬很多. 選擇性硬化則是僅在緊固件選擇某些部位進(jìn)行硬化處理, 通常是在尾部. 經(jīng)選擇性硬化處理過(guò)的部位也比其它未經(jīng)硬化的部位要堅(jiān)硬很多.

　　緊固件經(jīng)過(guò)全硬化處理后可增加其強(qiáng)度級(jí)數(shù), 緊固件如螺栓經(jīng)全硬化處理后可以使螺栓抵抗更大的拉力而不致破斷.

　　緊固件經(jīng)過(guò)表面硬化處理后主要可以增加其在組裝時(shí)之耐磨性, 大多數(shù)的螺紋成型及螺紋切削自攻螺絲系使用表面硬化處理, 這是因?yàn)檫@些自攻螺絲必須在所配合的工件上攻出配合內(nèi)螺紋. 如果這些螺絲使用全硬化到表面硬化的水平時(shí), 緊固件會(huì)斷裂, 因此在大多數(shù)場(chǎng)合下并不實(shí)用.

　　當(dāng)緊固件實(shí)施全硬化或表面硬化具有危險(xiǎn)性時(shí), 可以使用選擇性硬化處理, 選擇性硬化處理主要是用在螺紋成型自攻螺絲, 某些螺紋成型自攻螺絲因?yàn)槠涮厥馐褂脠?chǎng)合而希望可以保存全硬化的強(qiáng)度等級(jí)及延展性, 而又必須有足夠的尾部及螺紋硬度來(lái)成型配合內(nèi)螺紋, 因此使用選擇性硬化處理. 處理時(shí)先將緊固件全硬化到希望強(qiáng)度等級(jí), 再對(duì)尾部及緊固件末端曰4-5個(gè)螺紋進(jìn)行表面硬化處理以維持自攻功能.

　　選擇性硬化處理成本遠(yuǎn)高于全硬化處理或表面硬化處理. 但如果使用場(chǎng)合必須要如此處理時(shí), 它還是非常具有價(jià)值.

　　至于熱處理的實(shí)施方法可以參照本手冊(cè)熱處理章.

　　硬度是材料抵抗摩擦, 凹陷, 彎曲的一種指標(biāo).

　　硬度影響緊固件組裝時(shí)的摩擦.

　　硬度測(cè)試應(yīng)該在一種可以以特定荷重壓入材料并測(cè)量其深度的機(jī)械上實(shí)施. 最常用的洛式硬度計(jì)和勃氏硬度計(jì)( 或維克式硬度計(jì) )且具有多種尺度用以度量不同狀況下的硬度值.

　　硬度與強(qiáng)度和延展性質(zhì)相關(guān), 且透過(guò)加工硬化或熱處理硬化獲得.