螺栓标准培训课件

螺栓标准培训课件第一章紧固件基础概述紧固件定义螺纹紧固件作用常见紧固件紧固件是用于连接和固定零件的机械元件，螺纹紧固件通过螺纹啮合原理提供可靠连包括螺栓、螺母、螺钉、垫圈等多种类型，在机械工程中起着至关重要的作用，确保结接，可实现精确的力量传递和定位，并允许每种类型针对特定应用场景设计，拥有独特构完整性和安全性必要时进行拆卸维护的结构特点和功能优势紧固件的主要类型螺栓与螺钉螺栓需配合螺母使用，而螺钉可直接拧入螺纹孔螺栓主要承受拉力，螺钉则可承受拉力和剪力螺柱两端都有螺纹的圆柱体，一端固定在基础件上，另一端与螺母配合，适用于频繁拆装的场合螺母与垫圈螺母与螺栓配合提供锁紧力，垫圈增大支撑面积，防止松动和损伤特种垫圈还有防松、密封功能可拆卸与不可拆卸紧固件螺纹基础知识123螺纹五要素标准与非标准螺纹螺纹功能与配合原理•牙型螺纹横截面的几何形状，决定受标准螺纹符合国家或国际规范，具有统一尺力特性寸和参数，便于互换性；非标准螺纹为特殊用途定制，适应特定工作环境或性能要求•公称直径螺纹的基本尺寸参数•螺距相邻两牙对应点之间的轴向距离•线数同一螺纹上的螺旋线数量•旋向右旋（标准）或左旋螺纹牙型详解普通三角形牙型（M型）特种牙型国际标准的公制螺纹，牙型角为60°，牙顶平截1/8螺距，牙底圆角1/6螺•梯形牙型牙型角30°，两侧对称，用于传动螺纹，承载能力强距具有良好的自锁性能和较高的强度，是最常用的牙型•锯齿形牙型不对称牙型，单向传力效率高，用于单向受力场合管螺纹牙型•方形牙型牙型角0°，传动效率最高，但强度较差，加工难度大牙型角为55°，具有良好的密封特性，主要用于管道连接包括圆锥管螺纹（NPT、PT）和圆柱管螺纹（G），前者自带密封功能，后者需配合密封材料螺纹牙型对比三角形牙型标准60°角，强度高，自锁性好，适用于紧固连接梯形牙型30°角，承载能力强，摩擦小，适用于传动螺纹锯齿形牙型不对称设计，单向传力效率高，用于专用场合方形牙型螺纹直径与尺寸大径（外径）外螺纹的最大直径，内螺纹的最小直径是螺纹的公称直径，如M10中的10mm即为大径小径（谷径）外螺纹的最小直径，内螺纹的最大直径决定螺纹的剪切强度，是计算螺纹强度的重要参数中径螺纹牙型中大径与小径的算术平均值，是螺纹啮合的实际工作直径，用于螺纹精度测量螺纹旋向与线数螺纹旋向螺纹线数右旋螺纹单线螺纹顺时针旋转拧入的螺纹，是标准螺纹的默认旋向在标记中通常省只有一条螺旋线的螺纹，是最常用的标准螺纹结构简单，加工容略不标注约占螺纹应用的95%以上易，自锁性能好，适用于紧固连接左旋螺纹多线螺纹逆时针旋转拧入的螺纹，在标记中必须注明LH主要用于特殊场有两条或更多螺旋线的螺纹，主要特点合，如•相同螺距下导程增大，旋合速度快•防止正常旋转导致松脱的场合•承载能力增强，应力分布更均匀•特定运动机构中防止螺纹松动•自锁性能下降，适用于传动螺纹•气体钢瓶接头（防止互换）螺距与导程螺距定义螺距P是相邻两牙对应点之间的轴向距离，是螺纹的基本参数常用螺距规进行测量，精确螺距对确保螺纹配合至关重要导程与螺距关系导程L是螺纹旋转一周时的轴向移动距离•单线螺纹导程=螺距•双线螺纹导程=2×螺距•多线螺纹导程=螺距×线数多线螺纹导程计算螺纹标注方法详解标准标注格式M10×1LH–7H-L标准螺纹标注包含牙型、公称直径、螺距、旋向、公差带和长度组别等信息，按照国家标准规定的顺序和格式进行标注各部分含义解析M-牙型符号（M代表公制普通螺纹）10-公称直径（单位mm）×1-螺距（单位mm，粗牙螺纹可省略）LH-旋向（LH表示左旋，右旋可省略）7H-公差带（数字+字母，内螺纹用大写字母）L-长度组别（适用于短啮合长度）标注规则

1.右旋螺纹可省略旋向标注

2.粗牙螺纹可省略螺距标注

3.常用公差等级可简化标注螺纹配合等级公制螺纹等级英制螺纹等级外螺纹内螺纹适用场合外螺纹内螺纹精度描述4h5H精密仪器、高精度1A1B宽松配合，便于装要求配6g6H标准通用配合，最2A2B标准精度，通用配常用合6h7H工程机械、承受冲3A3B精密配合，高精度击要求公差带符号中，数字表示公差等级，字母表示基本偏差外螺纹用小写字配合紧密度选择需考虑母，内螺纹用大写字母•工作载荷和应力•装配便捷性要求•防松要求紧固件标记标准紧固件标准标记11项内容GB/T1237-2000《紧固件标记方法》和GB/T

3099.1-2008《紧固件机械

1.产品标准号性能》规定了紧固件的标准标记方式，确保了标记的统一性和规范性

2.产品名称或代号标记简化原则

3.公称直径

4.螺距（非标准时）•基本要素必须保留

5.长度•标准参数可省略

6.性能等级•常用公差等级可简化

7.表面硬化深度•一般性表面处理可简写

8.螺纹公差

9.配合尺寸公差

10.表面处理

11.右旋以外的旋向螺栓标记实例图解GB/T5782—2000-M12×80-

8.8-A-zn·D产品标准GB/T5782—2000六角头螺栓规格尺寸M12×80公称直径12mm，长度80mm性能等级

8.8抗拉强度800MPa，屈服比

0.8产品等级A级精度较高的产品表面处理紧固件常用材料分类合金钢碳钢添加锰、铬、钼、镍等元素最常用的紧固件材料，按碳含量分为•提高强度和韧性•低碳钢C≤

0.25%塑性好，强度低•改善耐热性能•中碳钢C:

0.25~

0.60%综合性能好•提高淬透性•高碳钢C

0.60%强度高，韧性差适用于高强度紧固件不锈钢有色金属•奥氏体不锈钢304,316非磁性，耐腐蚀•黄铜耐腐蚀，导电性好，无磁性•马氏体不锈钢410,420可热处理，强度•铝合金轻质，耐腐蚀，适用于航空航天高•钛合金高强度，轻质，耐高温•铁素体不锈钢430耐热，抗应力腐蚀适用于耐腐蚀环境碳钢材料性能详解碳含量影响合金元素作用强度与硬度合金元素主要作用碳含量增加，钢的强度和硬度提高碳以渗碳体Fe₃C形式存在，增加了锰Mn增加强度和硬度，改善热处理性能钢的硬度，但过高会导致脆性增加镍Ni提高钢的韧性，改善低温性能铬Cr提高硬度和耐磨性，改善耐腐蚀性塑性与韧性钼Mo提高高温强度，防止回火脆性碳含量增加，钢的塑性和韧性降低高碳钢虽强度高，但塑性变形能力差，不适用于需要冷成形的紧固件钒V细化晶粒，提高韧性和抗疲劳性能热处理工艺不锈钢及其他材料特性不锈钢特性有色金属特性奥氏体不锈钢304,316黄铜•含铬18%以上，镍8%以上•铜锌合金，具有良好导电性•优良的耐腐蚀性和可塑性•无磁性，适用于电子设备•非磁性，不可热处理强化•耐大气腐蚀，美观•冷加工后强度提高•加工性能优良•焊接性能优良，无需预热•成本高于碳钢•316含钼，耐点蚀性能更好铝合金马氏体不锈钢410,420•密度低，重量轻•含铬12%左右，碳含量较高•良好的耐腐蚀性•可通过热处理强化•导热性好•具有磁性，强度高•强度低于钢材•耐腐蚀性低于奥氏体型•适用于航空航天等轻量化场合•主要用于高强度要求场合材料选用原则螺栓性能等级与热处理性能等级含义性能等级用两个数字表示，如

8.8级•第一个数字8表示标称抗拉强度为800MPa•第二个数字8表示屈服强度与抗拉强度之比为

0.8•因此

8.8级螺栓的屈服强度为800×

0.8=640MPa热处理工艺性能等级抗拉强度MPa屈服强度MPa高强度螺栓

8.8级以上采用淬火+回火工艺

1.淬火加热至850-900℃后急冷，形成马氏体组织

2.回火再加热至450-650℃保温后冷却，降低脆性紧固件制造工艺流程原材料准备1选用优质盘元（盘状线材），对其化学成分、机械性能进行严格检验，确保符合标准要求盘元直径略大于最终螺栓的公称直径2退火处理将盘元加热至700-750℃保温后缓慢冷却，消除内应力，细化晶粒，提高塑性，为后续冷镦成形做准备退火质量直接影响成形效果表面处理3对退火后的盘元进行酸洗或喷砂处理，去除表面氧化皮和杂质，然后涂覆皂化液或磷化处理，以增加润滑性，便于冷镦成形4冷镦成形使用多工位冷镦机对材料进行切断、镦粗、成型等工序，形成螺栓的基本形状冷镦可提高材料强度，精度高，表面质量好滚丝/切削5通过滚丝或切削加工形成螺纹滚丝不切削材料，通过塑性变形成形，强度高；切削加工精度高，适用于特殊螺纹6热处理对高强度螺栓进行淬火和回火处理，提高强度和韧性热处理参数严格控制，确保达到所需的性能等级要求表面处理7退火工艺分类与作用重结晶退火加热至再结晶温度550-650℃保温后冷却，消除冷加工硬化，恢复塑性，主要用于冷变形后的材料球化退火加热至Ac1以上保温后缓慢冷却，使碳化物呈球状分布，降低硬度，提高塑性和韧性，适用于高碳钢去应力退火加热至500-650℃保温后缓慢冷却，消除内应力，稳定尺寸，防止变形，适用于焊接、铸造和机加工后的零件完全退火加热至Ac3以上30-50℃保温后缓慢冷却，获得接近平衡状态的组织，均匀化成分，细化晶粒，改善综合性能螺栓连接的基本计算原理预紧力与载荷传递螺栓连接的核心原理是通过预紧力产生摩擦力来传递载荷

1.拧紧螺栓产生预紧力F₀

2.预紧力在连接件间产生压力

3.压力与摩擦系数产生摩擦力

4.外部载荷通过摩擦力传递轴向力与切向力螺栓连接承受两种基本载荷•轴向力沿螺栓轴线方向的力，直接增加或减小螺栓拉力•切向力垂直于螺栓轴线的力，通过摩擦力传递连接安全系数螺栓连接设计时需考虑多种安全系数•强度安全系数抵抗断裂•滑移安全系数防止接合面滑移螺栓连接计算参数详解几何参数材料参数计算公式•螺纹直径d决定螺栓强度•弹性模量E影响变形量•预紧力F₀=

0.7σAₛₛ•螺距p影响自锁性和强度•屈服强度σ决定安全预紧力•扭矩T=K·d·F₀ₛ•有效螺纹长度L影响承载能力•抗拉强度σᵦ决定极限承载能力•轴向载荷能力F_max=F₀/C•接触面积A影响压力分布•摩擦系数μ影响预紧力与扭矩关系•切向载荷能力Q_max=n·μ·F₀•螺栓数量n影响总体连接强度•热膨胀系数α影响温度变化时的预紧•K值

0.2润滑~

0.3干燥力•螺栓排列影响载荷分布•C值载荷系数，通常为

0.3~

0.5应用示例M12×

1.75的

8.8级螺栓，计算安全预紧力和安装扭矩

1.应力面积A=

84.3mm²ₛ

2.屈服强度σ=640MPaₛ

3.预紧力F₀=

0.7×640×

84.3=

37.8kN螺栓连接受力示意图预紧力F₀拧紧螺栓产生的轴向拉力，是螺栓连接的基础外部载荷F作用在连接件上的工作载荷，分为轴向和切向螺栓附加力ΔFb外载荷导致螺栓轴向力的增加量接合面压力ΔFj外载荷导致接合面压力的减小量关键参数标注•d-螺栓公称直径•d₂-螺纹中径•d-螺栓头径ₕ•Lb-螺栓伸长段长度•Lj-连接件厚度高强度螺栓标准介绍美国标准ASTM预紧力与应用范围高强度螺栓的预紧力要求标准号等级抗拉强度•A325螺栓70%最小抗拉强度A307普通级60ksi420MPa•A490螺栓70%最小抗拉强度A325高强度120ksi830MPa典型应用场景A490超高强度150ksi1040MPa•摩擦型连接依靠预紧力产生的摩擦力传递剪力•承压型连接依靠螺栓杆身与孔壁接触传递剪力ASTM高强度螺栓标准在北美广泛使用，特别是在钢结构工程中A325•抗拉连接直接承受轴向拉力相当于ISO

8.8级，A490相当于ISO

10.9级螺栓失效模式与防护剪切失效拉断失效横向载荷超过螺栓抗剪强度，导致螺栓在横截面上剪轴向载荷超过螺栓抗拉强度，导致螺栓杆部断裂断防护措施选用适当强度等级，控制预紧力，避免过防护措施增加螺栓数量，优化排布，采用高强度螺载栓松动失效螺纹剥离振动、冲击或温度变化导致预紧力降低，连接松螺纹承载能力不足，导致螺纹牙变形或剥落动防护措施确保足够啮合长度，选用合适公差等防护措施使用锁紧装置，定期检查，适当维护级疲劳失效腐蚀失效在交变载荷作用下，螺栓产生疲劳裂纹并逐渐扩展至在腐蚀环境中材料性能劣化，强度下降，甚至断裂断裂防护措施提高预紧力，减小应力集中，表面滚压处防护措施选用耐腐蚀材料，采用表面防护处理理螺栓头型与螺母种类常见螺栓头型螺母与垫圈种类六角头螺栓内六角螺栓锁紧螺母法兰螺母标准通用型，便于头部紧凑，便于安包括尼龙嵌入式、带有一体式垫片的扳手操作，适用于装在有限空间，需变形锁紧、防松垫螺母，增大支撑面一般工程连接，有要专用工具，强度圈式等，通过增加积，分散压力，减粗杆和细杆两种高，外观整洁摩擦或变形来防止小损伤松动法兰头螺栓垫圈种类头部带有一体式垫片，增大接触面积，减小应力集中，防止松动螺栓装配与紧固技术正确装配顺序扭矩控制技术

1.清洁接合面，确保无杂质和毛刺扭矩控制是确保预紧力的关键

2.检查螺栓、螺母和垫圈完整性•扭矩扳手最常用方法，±5%精度

3.对准安装孔，插入螺栓•转角控制法先拧至初始扭矩，再转

4.手拧螺母，确保螺纹顺畅啮合固定角度

5.按规定顺序初步拧紧（星形或螺旋•直接拉伸法使用液压工具直接施加形）轴向力

6.分2-3步逐渐增加至最终扭矩•超声波测量法通过超声波测量螺栓

7.完成后进行标记或检查伸长量防松措施•机械锁紧锁紧垫圈、开口销、锁片•粘接锁紧螺纹锁固剂（可拆和永久型）螺栓标准应用案例机械制造应用精密机床主轴连接选用ISO

10.9级内六角螺栓，要求•高精度公差等级6g/6H•表面硬度28-32HRC•表面处理发黑+防锈油•安装扭矩控制精度±3%采用转角法安装，先拧至标准扭矩60%，再转60°，保证均匀预紧力，确保主轴运行精度建筑结构应用大型钢结构连接采用

10.9S级高强度大六角螺栓•摩擦型连接，表面处理喷砂•扭矩系数差异控制在±10%内•采用DTI垫圈指示预紧力•安装分三步初拧40%，复拧70%，终拧100%通过严格的安装工艺和检测，确保结构承载能力和安全性汽车行业应用汽车发动机连杆螺栓采用

12.9级特殊合金钢螺栓•材料42CrMoA，调质处理•表面磷化+润滑涂层•安装方法扭角复合法•寿命要求10万次疲劳循环螺栓标准未来发展趋势11新材料技术智能紧固技术•高性能合金钛合金、镍基合金•内置传感器螺栓实时监测预紧力和载荷•轻量化材料铝锂合金、碳纤维增强复•RFID标记追踪产品信息和维护记录合材料•变色指示涂层视觉显示预紧状态•特种功能材料形状记忆合金、超弹性材料2标准趋同与本地化2表面处理创新•国际标准协调ISO与区域标准融合•行业专用标准航空航天、核电专用•环保型涂层无铬钝化、水性涂层•绿色标准环保要求纳入强制标准•纳米表面技术自修复涂层、超疏水表面•复合表面处理多层次处理提升耐蚀性和耐磨性课程总结与知识回顾核心概念1螺纹基础、螺栓种类技术标准2标记方法、性能等级、公差体系材料与制造3材料选择、热处理工艺、表面处理技术设计与计算4预紧力计算、扭矩控制、安全系数确定应用与发展5行业应用案例、失效分析、未来发展趋势关键技术与应用技巧•正确选择螺栓类型和性能等级•合理选择表面处理工艺•准确计算预紧力和安装扭矩•掌握装配顺序和紧固技术•掌握螺栓连接设计方法•了解防松措施的适用条件•理解失效机理和预防措施•熟悉标准应用与更新趋势谢谢聆听联系方式学习资源电子邮箱standard@engineering.com•《紧固件设计手册》电子版•螺栓计算工具软件下载技术咨询热线400-123-4567•行业标准数据库访问官方网站www.bolt-standard.cn•在线视频教程和案例分析。