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螺栓在汽车行业的发展方向

2017-12-05 14:37:04 无锡务达机械科技股份有限公司 阅读
近年来,作为汽车厂家的要求有,降低零部件成本、轻量化和高强度等。尤其是,在海外为取得比新兴
国汽车厂家更具竞争力的价格优势,必须最大限度地降低成本,生产在当地具有竞争力的汽车。同时,
为应对环保问题,必须减少CO2排放,为降低燃耗,必须尽量减轻车身重量。

要降低零部件成本,当然也包括要降低螺栓成本。在螺栓的制作成本中,坯料成本占主要部分,因此
最有效的办法是降低材料本身的成本。日本各汽车厂家为降低材料的供应成本,正在研究使用海外的
廉价材料。但是,由于有的对制作螺栓的线材的洁净度等质量要求比板材或棒材的高,无法充分满足
日本汽车行业要求的质量,因此目前使用海外钢材的汽车厂家还很少。
另一方面,在轻量化方面,各汽车厂家都进行了各种研究。为满足用户的上述要求,螺栓制作厂家也
进行了各种使螺栓轻量化的研究。作为使螺栓轻量化的措施,有的使用铝或钛等轻金属,有的减小螺
栓尺寸。在这些各种措施中,虽然铝比铁轻得多,但强度低。钛虽然比铁轻,具有与铁相同的强度,
但不容易加工,而且材料成本相当高。基于上述原因,汽车用螺栓在轻量化方面取得实效的例子还
很少。
减小螺栓尺寸虽然可以减轻重量,但如果减小相同强度等级的螺栓尺寸,由于螺栓断面积的减小,
螺栓的紧固力会下降。因此,为确保相同程度的坚固力,又减小螺栓尺寸,必须提高螺栓的强度。
在目前的JIS等公共标准和汽车厂家自有的标准中,只对强度等级在12.9以下的螺栓作出规定。普
通的调质型螺栓当强度超过12.9时,迟延断裂特性会一下子变差。在一些已使用10.9或12.9的高
强度螺栓的地方,如果要想通过减小尺寸来达到轻量化,就必须使用强度超过12.9的螺栓,并采
用某种方法改善迟延断裂特性。
调质型螺栓为实现高强度,有的通过添加合金元素来改善延迟断裂特性。虽然添加合金元素多少可
以改善延迟断裂特性,但由于合金元素价格高,因此成本的上升是不可避免的。
另外一个措施就是使用非调质型螺栓。非调质型螺栓就是在成形后无需进行调质(热处理),主要
是通过材料的加工硬化来确保强度。非调质螺栓的金属组织与调质螺栓的完全不同,它具有很强的
抗延迟断裂特性。非调质螺栓使用的是碳含量比调质螺栓高的材料,通过在坯料阶段的控制冷却和
热处理,能获得高的断面收缩率,经拉丝加工形成加工硬化后,在螺栓的成形阶段进一步的加工硬
化可确保螺栓的强度。普通螺栓在成形后虽然没进行调质,但为了通过冷锻压来消除螺栓内部的应
变,因此必须进行发蓝处理。缺点是材料的硬度比调质型的高,非常难以成形。
目前,用于发动机的非调质型螺栓的强度为1600MPa,用于车身的非调质型螺栓的强度已达
1400MPa。可以预计今后对这种高强度螺栓的需求将进一步扩大。