螺栓的培训课件

螺栓培训课件第一章螺栓基础知识概述基础概念紧固原理应用领域螺栓是机械连接的基础组件，通过螺纹螺栓通过螺纹副产生的轴向夹紧力来实结构实现零件之间的可靠连接本章将现连接理解螺纹的几何特征和力学原深入介绍螺栓的基本定义、分类方法以理是掌握螺栓应用的重要基础及在各行业中的关键应用什么是螺栓？螺栓是带有外螺纹的圆柱形紧固件，通常由头部、杆部和螺纹部分组成它通过与内螺纹的螺母或螺纹孔配合，利用螺纹副的楔紧作用产生轴向夹紧力，从而实现两个或多个零件的可靠连接和紧固螺栓连接具有结构简单、装拆方便、连接可靠等优点，广泛应用于机械制造、建筑工程、汽车工业、电力设备等各个领域根据不同的使用要求，螺栓可以承受拉伸、压缩、剪切等多种载荷形式螺栓连接是现代工业中最重要的可拆卸连接方式之一，其质量直接影响到整个机械系统的安全性和可靠性紧固件的分类螺栓类紧固件螺钉类紧固件其他紧固件•六角头螺栓•机器螺钉•螺母（六角、圆形、蝶形）•内六角螺栓•自攻螺钉•垫圈（平垫、弹垫、锁紧垫）•T型槽螺栓•木螺钉•铆钉、销钉•地脚螺栓•紧定螺钉•挡圈、卡簧•U型螺栓•吊环螺钉•螺柱、双头螺栓螺栓是最主要的紧固件类型，通过螺钉直接拧入工件的螺纹孔中，无辅助紧固件配合主体紧固件使用，螺母配合使用需螺母配合提供特殊功能螺纹的基本知识螺纹的五要素标准与非标螺纹牙型（）1Thread Profile标准螺纹按国际或国家标准制造，螺纹的横截面形状，常见的有三角形、梯形、锯齿形等牙型决定了螺纹的连接特性和承载能力具有通用性和互换性非标螺纹为特殊用途设计，需要专门制造直径（）2Diameter包括大径、中径、小径中径是螺纹配合的基准直径，决定螺纹的尺寸规格螺距（）3Pitch相邻两螺纹牙在轴向上对应点间的距离螺距影响螺纹的自锁性能和传动效率线数（）4Start螺纹螺旋线的条数单线螺纹最常见，多线螺纹用于快速移动场合旋向（）5Hand螺纹螺旋线的方向右旋为标准，左旋用于特殊防松或旋转方向要求螺纹几何特征详解螺纹各直径关系牙型角与螺纹强度螺距与导程关系大径（D）螺纹的•60°牙型角普通导程=螺距×线数最大直径，与螺纹螺纹，平衡强度单线螺纹导程=牙顶相切的圆柱面与加工性螺距直径•55°牙型角管螺₂中径（D）螺纹纹，提供良好密多线螺纹导程轴截面内，牙厚与封性螺距，提高传动效牙距相等处的直径率•30°牙型角梯形螺纹，适合传动₁小径（D）螺纹应用的最小直径，与螺纹牙底相切的圆柱面直径第二章螺纹类型详解公制螺纹系统管螺纹系统传动螺纹系统以毫米为单位的国际标准螺纹系统，采专门用于管道连接的螺纹，具有密封功梯形和锯齿形螺纹主要用于传递动力和用60°三角牙型，分为粗牙和细牙系列，能牙型角为55°，锥度为1:16，能够在运动梯形螺纹双向传动，锯齿形螺纹是现代工业中应用最广泛的螺纹类型连接过程中产生径向密封压力单向承载，效率更高普通螺纹（型）详解M粗牙螺纹（标准螺距）细牙螺纹（小螺距）粗牙螺纹具有较大的螺距，螺纹牙数相对较少，具有以下特细牙螺纹具有较小的螺距，螺纹牙数相对较多，特点如下点•升角小，自锁性能更好•加工简单，成本较低•适用于薄壁零件•强度高，适合承受大载荷•精度要求高，调节精确•自锁性能好，不易松动•抗疲劳性能较好•适用于一般连接场合注意事项加工难度大，成本高，主要用于特殊场常用规格M6×

1.

0、M8×

1.

25、M10×

1.

5、合M12×

1.75等普通螺纹的60°牙型角提供了强度与加工性的最佳平衡管螺纹系统圆柱管螺纹（）圆锥管螺纹（）G R/Rc平行螺纹，主要用于非密封连接螺锥形螺纹，锥度1:16，能够产生径向纹牙型角55°，通过垫片或密封胶实现密封压力外螺纹为R，内螺纹为密封常用于仪表接头、阀门等场Rc，广泛用于石油、化工等高压管道合连接•G1/

8、G1/

4、G1/

2、G3/

4、G1等•R1/

8、R1/

4、R1/

2、R3/

4、R1等•配合垫片密封•自密封性能•装拆方便•承压能力强美制管螺纹（）NPT美国标准锥形管螺纹，锥度同为1:16，但牙型角为60°在北美地区和石油工业中应用广泛•NPT1/

8、NPT1/

4、NPT1/2等•60°牙型角•北美标准梯形螺纹与锯齿型螺纹锯齿型螺纹梯形螺纹（）锯齿型螺纹工作面倾斜角为3°，非工作面倾斜角为30°主要承受单向轴向力，传动效率高Tr•单向承载优化设计梯形螺纹采用30°牙型角，具有良好的传动性能和承载能力主要用于丝杠、螺旋千斤顶、压力机等传•传动效率高（η=

0.35-

0.45）动机构•制造精度要求高•双向传动能力•适用于重载单向传动•效率适中（η=

0.25-

0.35）•制造工艺相对简单•标准规格Tr16×

4、Tr20×

4、Tr24×5等螺纹旋向与线数特性右旋螺纹（标准）左旋螺纹（特殊）线数应用顺时针旋转拧入，是最常用的螺纹类型符合人的操作习惯，占螺纹逆时针旋转拧入，用于特殊防松或工作时会产生右旋力矩的场合如单线螺纹自锁好，多线螺纹传动快双线螺纹导程为螺距的2倍，三应用的95%以上标记时通常不标注旋向砂轮主轴、自行车左踏板等，标记时需注明LH线螺纹导程为螺距的3倍，依此类推单线螺纹应用多线螺纹应用•紧固连接•快速移动•精密调节•大导程传动•自锁要求高•瓶盖螺纹第三章螺栓材料与性能等级材料决定性能螺栓的材料选择直接影响其强度、耐腐蚀性、使用寿命和成本本章将详细介绍各种螺栓材料的特点、适用场合以及性能等级划分体系原材料冶炼处理钢材、有色金属成分控制、纯净度耐腐蚀性机械性能表面处理、合金化强度、韧性、硬度常用材料分类详解碳钢系列合金钢系列低碳钢（C≤

0.25%）铬钼钢•

10、20号钢塑性好，强度低•40Cr、42CrMo高强度•适用于

3.6-

5.8级螺栓•适用于

10.9-

12.9级•成本低，焊接性好•淬透性好，韧性高中碳钢（

0.25%锰钢•

35、45号钢平衡性能好•35Mn、40Mn经济型合金•适用于

6.8-

8.8级螺栓•提高强度和韧性•热处理性能优良•成本适中高碳钢（C

0.60%）硼钢•硬度高，脆性大•20MnTiB微合金化•一般不用于螺栓制造•少量硼显著提高淬透性•高性价比特殊材料不锈钢•

304、316耐腐蚀•A

2、A4级不锈钢螺栓•食品、化工领域应用有色金属•黄铜导电、美观•铝合金轻量化•钛合金航空航天高温合金•Inconel系列•高温强度保持•特殊环境应用螺栓性能等级体系性能等级抗拉强度MPa屈服强度MPa典型应用

3.6300180一般连接，低载荷

4.6400240轻型结构，家具

5.6500300建筑结构，机械

6.8600480汽车工业，机床

8.8800640重要连接，高应力

10.91000900航空、高端装备

12.912001080极高强度要求性能等级标记第一个数字×100=抗拉强度MPa，第二个数字×第一个数字×10=屈服强度MPa注意

8.8级以上螺栓必须经过淬火回火热处理，具有更高的制造成本和技术要求合金元素对螺栓性能的影响碳（）锰（）C Mn碳是影响钢强度的最主要元素含碳量增加显著提高强度和硬度，但会降锰能提高钢的强度和淬透性，改善热加工性能在螺栓钢中通常含量为低塑性和韧性，影响冷成形性能螺栓用钢含碳量通常控制在

0.15-

0.30-

1.65%，是经济有效的强化元素，同时有助于脱氧和脱硫

0.45%铬（）钼（）Cr Mo铬显著提高淬透性和耐磨性，在不锈钢中提供耐腐蚀性合金结构钢中铬钼能显著提高淬透性，防止回火脆性，提高高温强度在40CrMo等高强度含量通常为

0.80-

1.10%，是高强度螺栓的重要合金元素螺栓材料中，钼含量通常为

0.15-

0.25%镍（）硼（）Ni B镍提高钢的韧性和低温性能，在不锈钢中稳定奥氏体组织镍是贵重元硼是强淬透性元素，极少量（

0.0008-

0.005%）就能显著提高淬透性在素，主要用于高端应用和特殊环境螺栓20MnTiB钢中的应用实现了经济型高强度螺栓的生产螺栓力学性能对比强度性能分析疲劳性能比较随着性能等级提升，螺栓的抗拉高强度螺栓在交变载荷下的疲劳强度和屈服强度显著增加

12.9性能并不一定优于低强度螺栓级螺栓的抗拉强度是

3.6级的4疲劳强度主要取决于材料纯净倍，但韧性和塑性会相应降低度、表面质量和残余应力状态优化设计原则根据实注意疲劳环境下应重际载荷选择合适等级，点考虑螺纹根部应力集避免过度设计造成成本中和表面质量浪费第四章螺栓制造工艺流程盘元准备选择符合标准的优质钢材，检查化学成分和表面质量球化退火软化材料，改善冷成形性能，获得理想的组织结构冷镦成型通过多工位冷镦机成形螺栓头部和杆部螺纹加工采用滚丝或切削方法加工外螺纹热处理淬火回火提高强度，消除加工应力表面处理镀锌、磷化等防腐蚀处理现代螺栓制造工艺高度自动化，每道工序都有严格的质量控制标准冷镦成型工艺详解工艺原理多工位成型质量控制冷镦是在常温下利用金属的塑性变形能力，通过现代螺栓生产采用多工位冷镦机，一次走料完成冷镦过程中需要严格控制材料性能、模具精度、模具挤压使金属坯料体积重新分布，成形螺栓头切料、预成形、终成形等多道工序设备参数等关键因素典型工位配置关键控制点部的加工工艺工艺优势

1.第一工位切料、预镦•材料硬度（HRB60-90）•材料利用率高（95%）

2.第二工位减径、预成形•润滑效果•生产效率高

3.第三工位终成形头部•模具磨损状态•表面质量好

4.第四工位整形、打字•成形力和速度•金属纤维连续不断•坯料温度控制•强度高于切削加工退火工艺技术球化退火去应力退火重结晶退火将钢材加热到临界温度以上，保温消除冷加工产生的内应力，防止零完全消除冷加工的影响，恢复材料后缓慢冷却，使珠光体中的渗碳体件变形和开裂在冷镦成型后、螺的塑性和韧性适用于大变形量冷呈球状分布这是螺栓制造前最重纹加工前进行加工后的处理要的预处理工艺•加热温度550-650℃•加热温度680-720℃•加热温度750-780℃•保温时间1-2小时•完全重结晶•保温时间2-4小时•均匀加热和缓冷•晶粒细化•冷却方式炉冷至500℃以下•避免过热和脱碳•性能均匀化•目标硬度HRB60-85工艺要点退火质量直接影响后续加工性能和最终产品质量温度控制精度通常要求±10℃螺纹加工技术对比滚丝工艺滚丝是通过两个或三个带螺纹的滚丝轮，在压力作用下使工件表面金属塑性流动形成螺纹的工艺滚丝优点•生产效率高，无切屑•螺纹强度高，疲劳性能好•表面光洁度高切削工艺•材料利用率高•可以强化螺纹根部切削螺纹是通过刀具切除多余金属形成螺纹的传统加工方法，包括车削、铣削、磨削等适用范围切削优点•直径M3-M64•加工精度高•材料硬度HRB25-95•适用于各种材料•批量生产•可加工特殊螺纹•设备要求相对简单•适合小批量生产适用范围•大直径螺纹表面处理技术详解12电镀锌热浸镀锌在螺栓表面电化学沉积锌层，提供阴极保护镀锌厚度通常为5-15μm，适用将螺栓浸入熔融锌液中，形成较厚的锌层（通常45μm）防腐性能优异，适于室内和轻腐蚀环境用于户外和重腐蚀环境•白锌经济实用•镀层厚，寿命长•彩锌美观防腐•成本相对较高•黑锌导电防腐•外观相对粗糙34磷化处理发黑处理在螺栓表面形成磷酸盐转化膜，提供一定防腐能力，主要作为涂装前处理或与在碱性氧化溶液中形成黑色氧化膜，主要作用是防锈和美观常用于内六角螺油脂配合使用栓等高档紧固件•成本低，工艺简单•外观美观•常与涂油配合•防锈能力一般•适合临时防护•需要配合涂油表面处理选择应综合考虑腐蚀环境、使用寿命、成本和外观要求第五章螺栓安装与紧固技术正确安装确保连接可靠与安全预紧力控制螺栓预紧力是连接可靠性的关键合适的预紧力能够确保连接不松动，避免疲劳破坏，同时不超过螺栓的承载能力紧固顺序对于多螺栓连接，正确的紧固顺序能够确保载荷分布均匀，避免局部应力集中和连接变形防松措施根据振动环境和安全要求，选择合适的防松方法，确保螺栓连接在服役期间保持可靠预紧力控制方法扭矩法转角法屈服点法通过控制拧紧扭矩来控制预紧力，先用小扭矩拧紧至贴合，再按规定监测拧紧过程中的扭矩-转角关系，是最常用的方法扭矩与预紧力的角度继续拧紧适用于塑性区拧当达到屈服点时停止拧紧能充分关系为T=K•F•d紧，能获得更高的预紧力利用螺栓强度•T拧紧扭矩•初拧扭矩30-50%最终扭矩•实时监测扭矩变化•K扭矩系数（

0.1-

0.2）•转角控制60°-120°•自动识别屈服点•F预紧力•适用于高强度螺栓•最大化利用材料强度•d螺栓公称直径优点预紧力稳定，重复性好优点预紧力最高，一致性好优点简单易行，成本低缺点需要专用工具缺点设备复杂，成本高缺点精度受润滑状态影响防松技术详解机械防松摩擦防松弹簧垫圈双螺母利用弹性变形产生轴向力，补偿松动趋势适用于一般振动环境两个螺母相互顶紧，消除螺纹间隙，提高防松性能锯齿垫圈尼龙锁紧螺母内外锯齿咬合工件和螺栓头，产生较大的防松阻力螺母内嵌尼龙圈，与螺栓产生摩擦力，防松效果好止动垫圈金属锁紧螺母通过机械变形锁定螺母，防松效果可靠，但拆卸困难通过金属变形产生锁紧力，耐高温性能优于尼龙型永久防松安全线焊接防松胶粘剂•钢丝穿过螺栓头部孔•螺母与螺栓焊接固定•螺纹胶固化后锁紧•规定方向缠绕固定•防松效果最可靠•可选择不同强度等级•适用于航空等关键部位•拆卸需要破坏焊缝•拆卸时需要加热安全线安装技术01选择合适线径根据螺栓直径选择安全线规格M6用

0.51mm，M8-M10用

0.63mm，M12以上用

0.81mm不锈钢丝02正确穿线方向安全线必须从螺栓松动方向穿入孔中，确保拉紧方向与螺栓拧紧方向一致，形成防松作用03合理拉紧张力用安全线钳适度拉紧安全线，张力约为15-25N过紧容易断线，过松失去防松作用04规范扭转锁紧线端扭转6-8圈后剪断，扭转长度8-12mm扭转方向应使线端朝向安全方向安全要求安全线安装完成后必须进行外观检查，确保无尖锐线端暴露，避免划伤操作人员螺栓常见故障分析松动失效疲劳断裂腐蚀失效原因分析原因分析原因分析•预紧力不足或衰减•交变应力超过疲劳极限•表面处理层破坏或失效•振动环境下防松措施不当•螺纹根部应力集中•电化学腐蚀作用•螺纹配合间隙过大•表面缺陷成为裂纹源•应力腐蚀开裂•温度变化导致热胀冷缩•材料冶金缺陷•介质腐蚀性超出材料能力预防措施预防措施预防措施•合理设计预紧力并定期检查•合理设计载荷安全系数•选择合适的防腐涂层•选择合适的防松方法•改善螺纹根部圆角•避免不同金属接触•控制螺纹精度等级•提高表面质量和完整性•控制工作应力水平•考虑温度补偿设计•选择高纯净度材料•选用耐腐蚀材料第六章螺栓选型与应用案例环境评估载荷分析考虑温度、湿度、腐蚀性计算工作载荷和安全系数材料匹配螺栓与被连接件材料协调标准符合性成本考虑满足行业和安全标准要求综合采购、安装、维护成本螺栓选型需要综合考虑技术、经济、安全等多方面因素螺栓选型关键要素载荷类型确定识别主要载荷类型静载荷选择合适强度等级，动载荷重点考虑疲劳性能，冲击载荷选择高韧性材料载荷方向包括轴向拉伸、横向剪切和复合载荷环境条件评估工作温度范围影响材料选择，低温环境需考虑低温脆性，高温环境需选择耐热材料腐蚀介质类型决定防腐方案，海洋环境需要特殊防腐处理尺寸规格设计根据强度计算确定螺栓直径，考虑安装空间限制确定长度，螺纹长度应满足啮合长度要求头部形式根据安装工具和外观要求选择材料等级选定根据计算应力和安全系数选择性能等级，一般结构选用

6.8-

8.8级，重要连接选用

10.9级以上不锈钢螺栓用于腐蚀环境表面处理选择室内环境可选择发黑或磷化，室外环境选择镀锌，海洋环境选择热浸镀锌或不锈钢材料重要部位考虑达克罗等高性能涂层典型应用案例深度分析汽车发动机缸盖螺栓钢结构高强度螺栓连接技术要求•承受高温（150-200℃）和热循环技术要求•承受气缸压力产生的巨大轴向力•承受建筑结构的各种复合载荷•要求极高的可靠性和一致性•抗震和抗风载能力•需要精确的预紧力控制•长期户外使用防腐性能选型方案•施工便利性和检测可行性•材料40CrMoA合金钢选型方案•等级

10.9级高强度螺栓•材料20MnTiB或35VB钢•表面磷化+涂油•等级

8.8级或

10.9级•安装分步扭矩+转角法掌握螺栓知识，保障连接安全质量是根本技术在发展螺栓作为机械连接的关键紧固件，现代螺栓技术不断进步，从材料科其材料质量、制造工艺和检测标准学到制造工艺，从设计理论到检测直接决定了整个系统的安全性和可方法，都在向着更高强度、更轻量靠性任何质量缺陷都可能导致灾化、更环保的方向发展难性后果规范是保障严格按照国家标准和行业规范进行螺栓的选择、安装、检测和维护，是确保工程安全的基本要求规范操作胜过一切先进技术持续学习螺栓专业知识，严格执行操作规范，是每一位工程技术人员的责任，也是保障生产安全和产品质量的基石小小螺栓，承载重任感谢参加本次螺栓培训课程！。