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鋁制
緊固件的重量是其同類鋼制緊固件重量的1/3。這種經(jīng)常被使用的
合金的
強度特性出奇的好。實際上,在強-質(zhì)比上,鋁制緊固件比其它任何一種工貿(mào)易用材料制成的緊固件都要高。鋁是不可磁化的。鋁的熱電
傳導(dǎo)性很好,約為同體積下銅傳導(dǎo)性能的2/3。鋁有很好的加工特性,易于冷成型和熱鍛。
在正常環(huán)境下,鋁有足夠的抗
腐蝕能力。而且當(dāng)預(yù)計的暴露環(huán)境很惡劣時,它的抗腐蝕能力可以通過陽極處理得到極大的改善。陽極處理是一種在
金屬表面形成
氧化膜的電加工工藝。陽極處理不僅增強了抗腐蝕的能力,同時還增強了對
磨損和劃傷的保護能力。陽極鍍層出于裝飾和辨認的目的有著很多種顏色。在大氣腐蝕中,鋁在表面形成一層淡灰色的
氧化膜。這些腐蝕產(chǎn)物不會污染鋁的表面,或者蔓延到毗鄰的表面上,它和其他很多金屬在腐蝕作用下的表現(xiàn)在這一點上不一樣。
純鋁的
抗拉強度約為13,000psi,增加少量合金元素而極大進步強度是可能的。2XXX、6XXX、7XXX的
鋁合金對
熱處理的效果很好。因此,實際上所有用于載荷傳遞的
螺紋緊固件都由這三大類鋁合金制成。有四種鋁合金幾乎是專用的。
2024-T4型鋁合金(含4.5%的銅,1.6%的錳,1.5%的鎂,其余為鋁)是重負荷合金。它在強度、抗腐蝕性、制造性、經(jīng)濟性的結(jié)合上達到了完美的平衡,廣泛地應(yīng)用于螺紋緊固件的制造。
用7075-T73型鋁合金(含1.6%的銅,2.5%的錳,0.3%的鉻,其余為鋁)制成的
螺栓、
螺釘和雙頭螺栓在強度上有了微小的進步,而且由于“T73”特殊的熱處理工藝,使它能在很大程度上阻止
應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。但昂貴的造價使它的普及受到限制。
6061-T6型鋁合金(含0.6%的硅,0.25%的銅,1%的鎂,0.2%的鉻,其余為鋁)可用于設(shè)計對抗腐蝕能力有更高要求的內(nèi)、外螺紋緊固件。
6062-T9型鋁合金(含0.6%的硅,0.25%的銅,1%的鎂,0.09%的鉻,0.5%的鉛,其余為鋁)幾乎為設(shè)計
螺母專用。這種合金比6061-T6型鋁合金強度更高并有相對較好的抗腐蝕性。
6062-T9型鋁合金制成的全厚度螺母有足夠的強度用來配合2024-T4或7075-T73型鋁合金制成的螺栓。機用螺釘、螺母和其它1/4英寸及更小尺寸的螺母用2024-T4型鋁合金制成。
已經(jīng)提到的四種鋁合金在螺紋承載緊固件的制造中應(yīng)用最為廣泛,而其它的鋁合金則用于其它類型緊固件的制造業(yè)。小固體、半管和盲鉚釘分別由1100-F、5052-F、5056-F型鋁合金制得?蔁崽幚淼2017-T4、2117-T4、2024-T4、6061-T6型鋁合金和相對新研制出的7075-T73型鋁合金有著優(yōu)越的
抗剪強度,并且不需要進行“預(yù)傳動處理”就可以傳動。
平墊圈通常由鍍鋁的2024-T4合金制得;螺旋彈簧墊圈通常用7075-T6合金制得;攻牙螺釘可利用7075-T6合金制得;
自攻螺釘由同材料合金通過陽極處理得到。2011-T3型鋁合金(含5.5%的銅,0.5%的鉛,0.5%的鉍,其余為鋁)可用于制造螺紋
切削機的零件。
鋁合金緊固件與金屬緊固件強度特性比較:
外螺紋緊固件鋁合金材料2024-T4、6061-T6和7075-T73的強度特性在B-158頁的ASTMF468有具體論述;螺母鋁合金材料2024-T4、6061-T6和6062-T9的強度特性在B-184頁的ASTMF467中有具體論述。
在這里有必要說明一下鋁合金制螺紋緊固件和其它
金屬材料制緊固件在
機械性能上的兩點差別。
第一點就是:計算零件的負載能力時,要測定橫
截面牙底部分的區(qū)域而不是面積更大的
拉應(yīng)力區(qū)域。只有在ASTMF468的表格2中給定的機械測試樣本的抗拉、
屈服強度值才是真正的強度值。在對整個尺寸的緊固件做強度計算時,可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這樣在將應(yīng)力值與螺紋受力區(qū)域面積相乘以計算以磅為單位的負載能力時,計算結(jié)果大約即是表中“真值”與更小的牙底區(qū)域面積的乘積。
第二點是鋁合金的
硬度區(qū)別很小,而且象檢查準則一樣沒什么意義。作為硬度測試的替換,通常引進抗剪強度測試。【完】