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          鋁合金車體的自攻鋼螺套安裝工藝趕緊了解一下

          2022-12-01

          自攻鋼螺套是一種加強螺紋強度的緊固件,其嵌入鋁合金材料內,可形成高強度的內螺紋孔,屬于異種金屬聯接。它通過專用旋進起子旋入已經鉆好并比其外徑小的底孔內,通過自身外徑上的切削螺紋在孔內壁上形成內螺紋,使母材與鋼螺套聯接在一起。

          自攻鋼螺套在鋁合金車體上得到廣泛應用,材質為303或304不銹鋼。每臺車都有幾百個,小到底架上線纜支架安裝,大到車體之間的貫通道安裝,都通過它用螺栓聯接。鋼螺套的安裝如圖1所示,其安裝屬于“八防”工序中的“防離”,主要是防止鋼螺套安裝后出現松動或脫落。自攻鋼螺套安裝后應與母材表面平齊(或微低于母材表面),在規定的扭力值內無松動和脫落。


          1.?生產中面臨的問題


          在實際生產中發現鋼螺套安裝存在以下現象:①鋼螺套未全部攻入。②與母材不垂直,出現歪斜。③鋼螺套打磨過多。④在總成進行設備安裝時出現松脫。如圖2所示。


          自攻鋼螺套脫落后,因為鋁合金比鋼螺套強度低,母材底孔上的螺紋往往全部破損,返工時,只能采用補焊后重新安裝或擴孔后攻入異形鋼螺套兩種方法解決,耗費的時間至少是正常操作的幾百倍,其中第二種方法不利于將來的維護保養。同時,在車輛運行中出現鋼螺套松脫,將會使零部件脫落,造成行車安全事故。


          2. 問題分析

          如圖3所示,通過對安裝過程中經常出現的問題及造成的原因進行分析,得出其相互關系。由圖3可以看出,底孔質量是問題產生的關鍵因素,其中底孔直徑過小和過大是主因,底孔或攻入時不垂直是次因。而生產中鉆底孔時使用的手風鉆和鉆頭直徑,對底孔直徑造成的影響需要進行驗證。

          3. 工藝試驗

          選用常用的M12×12mm自攻鋼螺套進行工藝試驗,試驗步驟如下。
          1)如圖4所示,鉆底孔時,第一行使用φ 14.9mm鉆頭,第二行使用φ 15.0mm鉆頭,第三行使用φ 15.1mm鉆頭。


          2)測量并記錄底孔直徑。
          3)安裝鋼螺套,其中A、B和C列使用樂泰膠243,D、E和F列使用樂泰膠277,各位置鋼螺套需檢驗并記錄外徑。
          4)常溫下干燥24h以上后,對所有鋼螺套進行扭力試驗,扭力值為53N?m,記錄扭力試驗情況。
          5)對鋼螺套做防松標記。
          6)使用普通扳手和8.8級螺栓對A、B、E和F列鋼螺套做拆卸試驗,并記錄拆卸次數。
          7)考慮到車輛總組裝和使用期維護保養的需要,使用風動棘輪扳手和8.8級螺栓對C、D列鋼螺套做拆卸試驗,記錄拆卸次數。
          試驗數據見表1。試驗結果分析如下。
          1)使用一般的鉆孔方法,當分別用φ 14.9mm、φ 15.0mm和φ 15.1mm鉆頭所鉆的底孔直徑<15.27mm時,此種條件下安裝的鋼螺套均可耐受10次之內的反復拆裝。
          2)分別涂抹樂泰膠243和277安裝的鋼螺套,在有限的拆裝次數(10次)內,未出現區別,均未脫落,可以滿足使用要求。
          3)使用手動棘輪扳手和失速型風動棘輪扳手安裝和拆卸鋼螺套,未出現明顯區別,鋼螺套均未脫落。

          4)A-3、C-3、D-3三顆鋼螺套使用φ 15.1mm鉆頭所鉆的底孔直徑≥15.27mm,無論是使用手動棘輪扳手,還是使用失速型風動棘輪扳手安裝和拆卸,均出現了松動和脫落,能反復拆裝的次數顯著減少。

          由分析可知,底孔直徑偏大是造成鋼螺套脫落的主要原因,如果鋼螺套安裝能按照工藝要求來做,則不同工況下鋼螺套可以承受反復的拆裝,能滿足使用要求。


          4. 工藝改進措施

          針對工藝試驗中出現的問題,在生產中采取了如下措施。
          1)鉆底孔時,首先在車體表面劃出底孔定位中心線,打上樣沖眼后,先鉆出導孔,再選擇比自攻螺套外壁螺紋小徑小0.1~0.2mm的鉆頭擴完底孔。臺鉆選擇小0.1mm;手電(風)鉆垂直水平面鉆選擇小0.1mm,平行水平面鉆選擇小0.2mm。
          2)用孔徑檢驗裝置(見圖5)檢測底孔。①當最小孔徑檢驗棒能插進而最大孔徑檢驗棒不能插進時,說明底孔直徑合格。②若最小孔徑檢驗棒和最大孔徑檢驗棒都能插進,則說明底孔不合格,孔徑偏大,自攻螺套安裝后會松脫。③若最小孔徑檢驗棒插不進,則說明底孔偏小,自攻螺套會攻不進,孔徑需要再擴大。

          3)檢驗底孔垂直度。將最小孔徑檢驗棒插進孔直徑合格的底孔,將角尺基座與基材貼緊,另一直邊靠向基棒外表面就可測量垂直度。
          4)測量抗拉抗扭力值。將抗拉抗扭力值測量裝置(見圖6)組裝好,六角頭螺栓旋入安裝好的自攻螺套,扭力扳手調到測量值后進行預緊,自攻螺套不產生周向轉動,則抗扭合格;將測量裝置中套筒3取出,重新將六角頭螺栓旋入安裝好的自攻螺套,扭力扳手調到測量值后進行預緊,達到測量值后自攻螺套未拉出,說明自攻螺套在此預緊力作用下抗拉合格。


          5. 應用效果

          將工藝措施應用于廣州三號線項目, 對20臺車共704顆M12×12mm自攻鋼螺套安裝進行效果跟蹤,發現只有兩顆在未達到53N?m扭力值的情況下出現了松動,經查一顆出現歪斜,另一顆底孔直徑偏大。一次安裝合格率達到99.9%,比以前提高了3%,與以前相比每列車可節約損耗和返修成本3 000多元。

          6. 結語

          本次研究及總結出的工藝措施應用后達到了預定的目標,減少了返修量,提高了生產效率,改善了產品質量,為地鐵車輛的安全運行打下了堅實的基礎。


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