1、普通螺纹可容纳的镀层厚度
本标准的电镀层厚度适用于GB/T192、GB/T2516和GB/T9145规定的普通螺纹,除非为了满足防腐蚀功能的需要,对螺纹紧固件螺纹或其他部位允许尽可能地制出比标准螺纹更厚的镀层。
螺纹紧固件可容纳的镀层厚度取决于螺纹基本偏差的可利用性,通俗地说就是取决于螺纹的螺距和螺纹公差带的位置。优先用于电镀层的螺纹公差带位置为:
外螺纹:g、f、e;
内螺纹:G;或有要求时:H。
为了降低螺纹紧固件因电镀层厚度造成的螺纹装配中产生干涉的风险,电镀层厚度不能超过1/4螺纹基本偏差。标准表2给出了规定测量局部厚度和批平均厚度值的最大数值。
当有些螺纹紧固件要求较高的抗腐蚀性能时,镀层厚度大于表2数值,或零件螺距小于表2数值时,需要将电镀前螺纹尺寸制出特殊的极限和公差。当对特殊螺纹的公差限制在外螺纹接近最小实体条件或内螺纹接近最大实体条件的范围内时,表2给出最小螺距极限尺寸是适用的。当对要求提供较大的基本偏差或在螺纹公差带H的位置时,这是其他方法不能实现的,为了能提供较大的基本偏差,只有移动整个螺纹公差带。但是这可能明显地削弱螺纹的啮合强度。
2、镀前尺寸的检查
镀前尺寸的检查是一项很重要的工作,它关系到镀后尺寸是否能满足要求的关键,所以应该应用相应等级的螺纹通、止量规和大(小)径检验规来检查镀前螺纹尺寸,镀前尺寸检查合格后,方可进行电镀工序生产。
3、镀后尺寸及其他要求的检查
电镀后螺纹紧固件除螺纹尺寸外,在没有特殊要求时,其他产品尺寸要求适用于镀前检查,镀后不进行检查。为了保证镀后螺纹的旋合性,镀后螺纹的检查用符合GB/T3934规定的,公差带位置为h或H螺纹通规来检查外螺纹或内螺纹。也就是说,外螺纹在电镀后螺纹尺寸不应超出零线,内螺纹也不应低于零线。
镀后电镀层的外观、耐腐蚀性、粘着性及韧性等要求应符合相关的国家标准的规定。
4、镀层厚度的测量
螺纹紧固件局部厚度测量的部位按标准正文图1所示的头部顶面或扳拧面为测量表面进行,测量方法可用破坏性或非破坏性镀层标准规定的方法进行。
破坏性测量方法包括直接测定法、点滴法、计时液流法、阴极溶解库仑法和显微镜法等;非破坏性测量方法包括电磁感应法和涡流法等。
批平均厚度的测量应按标准中规范性附录D规定的方法进行。
这实际上还是称重法。称重法的主要设备是分度值为0.1mg的分析天平。 这种测试方法虽然步骤较多,不能适应生产现场快速检测的需求,但是测量技术容易掌握,是一种比较实用的测试方法。
在测量的过程中必须注意将被测试的电镀螺纹紧固件样品放入到退镀液中,一定要让螺纹紧固件样品表面全部被溶液浸没,同时翻滚样件,沸腾终止就表明退镀完成,应立即取出样件,如不能及时取出,退镀液会继续溶解基体,给测量造成误差。
测量螺纹紧固件批平均厚度必须需要零件的表面积的参数,测量每个零件的表面积是不可能的,也是不必要的。因为,处在上限尺寸的的螺纹紧固件的表面积,虽然大于处在下限尺寸的表面积,但通过计算由于这种表面积之差造成批平均厚度的差别数值上是很小的,也可以说,可忽略不计。
把螺栓和螺钉的表面积分解成头部(包括末端表面积)、无螺纹杆部和螺纹杆部三部分。螺栓、螺钉头部形状较多,是形成螺栓、螺钉多品种的主要因素,其形状也较复杂,计算时可以简化,简化时可以遵循以下原则;
a、 简化后的几何形体尽量简单,以便于计算;
b、 简化后不应出现较大的误差;
c、 可以不考虑倒角、倒圆、开槽及十字槽槽形对表面积的影响;
d、 内六角、内六角花形和内花键产品的槽形表面积应予计入。
螺纹杆部的表面积实际上是螺旋表面,在计算这部分表面积时,只按其基本牙形计算,忽略偏差、倒圆、不完整螺纹和牙底形状对表面积的影响。
电镀螺母的有效表面积,通常小于实际几何面积。因为在螺母端面第一扣牙上的镀层最厚,因此,内螺纹上获得均匀分布的镀层是困难的。所以,计算螺母表面积 时,把螺母看作既不钻孔,又不攻丝的实体形状。通俗的说,就是用螺孔端面面积代替内螺纹的表面积来计算。
关于氢脆问题
1、螺纹紧固件氢脆产生的原因及危害
螺纹紧固件在制造的过程(如:调质(淬火+高温回火)、氰化、渗炭、化学清洗、磷化、电镀、滚压碾制和机加工(不适当的润滑而烧焦)等工序)和服役环境中,由于阴极保护的反作用或腐蚀的反作用,氢原子有可能进入钢或其他金属的基体,并滞留在基体内,在低于屈服强度(合金的公称强度)的应力状态下,它将可能导致延伸性或承载能力的降低或丧失、裂纹(通常是亚微观的),直致在服役过程或储存过程中发生突然断裂,造成严重的脆性失效。螺纹紧固件,尤其是高强度紧固件经冷拔、冷成形、碾制螺纹、机加工、磨削后,再进行淬硬热处理、电镀处理,极易受氢脆的破坏。导致紧固件氢脆的原因很多,但是电镀处理工序是关键的因素之一。
2、紧固件易产生氢脆失效危险的情况及特征
A、高抗拉强度或硬化或表面淬硬;
B、吸附氢原子;
C、在拉伸应力状态下。
随着零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的强化,在酸洗和电镀过程中。氢的溶解度和因此产生吸收氢的总量也将增加,也就是说零件的氢脆敏感性就越强。直径较小的零件比直径较大的零件氢脆敏感性就强。
3、减少电镀紧固件氢脆的措施
A、加工硬度大于或等于320HV的电镀紧固件,在清洗过程前,应增加应力释放过程;在清洗过程中,应使用防腐蚀酸、碱性或机械方法进行。浸入到防腐酸的时间尽可能的设计为最小持续时间。
B、硬度超过320HV的紧固件在进行冷拔、冷成形、机械加工、磨削后进行热处理工序时,则应符合ISO9587D的规定;
C、应尽可能避免有意引入残余应力办法。如:螺栓、螺钉在热处理后碾制螺纹;
D、经热处理或冷作硬化的硬度超过385HV或性能等级12.9级及其以上的紧固件不适宜采用酸洗处理,应使用无酸的特殊方法,如:碱性清洗、喷砂等方法。
E、热处理或冷作硬化的硬度超过365HV的紧固件,应采用大阴极功率电镀溶液电镀工艺。
F、钢制紧固件为了进行电镀,表面应经特殊处理,即经最小浸入时间清洗后再进行电镀。
G、选择合适的镀层厚度,因为,镀层厚度的增加,增加了氢释放的难度;
H、以下紧固件产品电镀后必须进行去处氢脆处理:
①、 性能等级大于或等于10.9级的螺栓、螺钉和螺柱;
②、 硬度大于或等于372HV的弹性垫圈或弹性垫圈组合件;
③、 性能等级大于或等于12级的螺母;
④、 自攻螺钉、自攻自钻螺钉、自攻锁紧螺钉等表面淬硬类紧固件;
⑤、 抗拉强度大于或等于1000Mpa或硬度大于或等于365HV金属弹性夹等紧固件。
4、去除氢脆的措施
去除氢脆的措施实际上就是烘干过程,可以说是为了使氢脆减少到最小,在给定的温度下和规定的时间内,将零件加热的过程。电镀后烘干过程就是将钢中的氢蒸发和不可逆收集而释放氢原子的过程,在标准附录A中给出了烘干过程的详细资料。根据零件的产品品种、几何形状、材料、性能等级或硬度、清洗工艺、镀层种类及电镀工艺的不同,制定的烘干工艺也不同。去除氢脆时应注意以下几点:
A、不应采用超过零件回火的温度进行烘干;
B、烘干过程应最好在电镀后(最好在一小时内),铬酸盐钝化处理前立即进行;
C、烘干温度在200℃---230℃是合理的,一般采用较低的烘干温度和较长的烘干时间;
D、烘干持续时间在2h—24h内选取,一般8h.是烘干持续时间的典型示例。