紧固件作为机械连接与固定的基础元件,其性能与寿命不仅取决于材料本身,更与其表面处理及加工技术息息相关。合适的表面处理可以显著提升紧固件的耐腐蚀性、耐磨性、美观度,并改善其装配与使用性能。本文将简述几种常用的紧固件表面处理方法与核心加工技术。
一、 常用表面处理方法
1. 电镀
电镀是最普遍的表面处理方式之一,通过在紧固件表面沉积一层金属或合金镀层来实现防护与装饰。
- 镀锌:成本低,应用最广。分为蓝白锌、彩锌、黑锌等,能提供良好的防锈能力,但耐腐蚀性相对一般,常用于室内或环境温和的场合。对于更高要求,可采用镀锌镍合金,其耐腐蚀性远超普通镀锌。
- 镀镍:外观银亮,具有良好的耐腐蚀性和装饰性,硬度较高,耐磨,但成本也相对较高。
- 镀铬:硬度极高,极其耐磨且外观亮丽,耐腐蚀性好,常用于高装饰性和高耐磨要求的场合。
2. 磷化
磷化处理是通过化学方法在金属表面生成一层不溶性的磷酸盐转化膜。这层膜多孔,能很好地吸附润滑油,减少摩擦,并具有一定的防锈能力。磷化膜常作为涂装底层或与浸油工艺结合,广泛应用于需要良好润滑和防锈的螺栓、螺母等。
3. 氧化(发黑)
氧化处理,俗称“发蓝”或“发黑”,是通过化学或电化学方法在钢铁表面生成一层致密的Fe₃O₄氧化膜。这层膜美观(呈蓝黑色),厚度薄,不影响零件尺寸,并有一定防锈能力。但其防锈性能有限,通常需后续浸油封闭以提高防护效果,多用于对尺寸精度要求高且环境腐蚀性不强的场合。
4. 达克罗(锌铬涂层)
达克罗是一种无公害的防腐涂层技术。将锌片、铬酸等配成浆料,涂覆在工件表面后经高温烧结,形成一层银灰色的无机涂层。它具有极高的耐腐蚀性(是电镀锌的7-10倍)、无氢脆、耐高温(可耐300℃高温)且对环境友好,广泛应用于汽车、电力、海洋工程等高要求领域。
5. 热浸镀锌
将紧固件浸入熔融的锌液中,形成较厚的锌铁合金层和纯锌层。涂层厚,防腐蚀寿命长,机械强度高,但表面较粗糙,尺寸精度受影响,且可能伴随氢脆风险(需去氢处理)。常用于户外大型结构件,如电力铁塔、桥梁用螺栓。
二、 核心加工技术简述
紧固件的制造涉及一系列精密加工技术,以确保其几何精度、机械性能和一致性。
1. 冷镦(冷成型)
这是生产螺栓、螺钉等标准件最主要的高效工艺。在室温下,利用模具对金属线材进行冲压、镦粗、成型。冷镦工艺材料利用率高,生产效率极高,且通过金属纤维的连续流线能提高产品的强度。适用于大批量、中小规格紧固件的生产。
2. 热镦
对于大规格(通常直径大于M24)或高强度材料的紧固件,因变形抗力大,需将材料加热至再结晶温度以上进行镦锻成型。热镦能降低设备吨位要求,但产品表面氧化、尺寸精度和光洁度不如冷镦件。
3. 车削加工
对于非标、异形、小批量或尺寸特别大的紧固件,常采用数控车床进行精密车削。灵活性高,可加工复杂形状,但材料损耗较大,成本较高。
- 螺纹加工
- 搓丝:利用两块带有螺纹齿形的搓丝板相对运动,将坯件挤压出螺纹。效率高,精度好,螺纹金属纤维连续,强度高,是批量生产最常用的方法。
- 攻丝:主要用于加工螺母的内螺纹,使用丝锥切削形成。
- 车削螺纹:在车床上用车刀切削出螺纹,适用于大螺距、单件或小批量生产。
5. 热处理
为满足不同的强度等级要求(如8.8级、10.9级、12.9级螺栓),紧固件需经过调质处理(淬火+高温回火)以获得良好的综合机械性能。为防止氢脆,电镀后的高强度紧固件需及时进行去氢处理。
紧固件的表面处理与加工技术是一个系统工程。选择何种表面处理方式,需综合考虑使用环境、防腐要求、配合精度、成本及环保法规。而加工技术的选择则取决于产品规格、批量、材料及性能要求。只有将二者有机结合,才能制造出性能可靠、经济耐用的紧固件产品,为各类机械设备与工程结构提供坚实的连接保障。