美国专家谈米制紧固件(下篇)

2011/9/9 13:24:04| 分类: 默认分类

 
  虽然美国是最后一个使用米制的国家,然而我们在药品、摄影、化学工业、光学甚至火花塞上使用米制已经有几十年了。
  当作为长度计量单位使用时,每个米制尺寸以米为基础,通过将小数点向右向左移动来实现数值的升降。
  所以,如果一米是1.00,一米的十分之一就是分米(dm)为0.1m ,一厘米(cm)是一米的一百分之一为0.01m,一毫米(mm)或一米的千分之一,为0.001m。所以,1000mm=
100cm=1m。这些数字保持相同,只是小数点移动了。再变大些,下一个单位就是1000,表示为1千米(Km)或1000m。
  我们发现米制单位有一个有趣的现象:重量、长度和体积的所有单位都是相互联系的。一个边长为10cm的立方体,其体积为1,000立方厘米,如果往这个立方体注满水,其容积为1公升(1升或1000毫升),重量为1,000克或1千克。
  米制标准
  几十年前,法国、意大利、德国、英国、日本仍没有对米制紧固件制定标准协议。尽管DIN(德国工业标准)制定了比任何国家都完善的标准,但仍有统一的需要。ISO(国际标准化组织)就此诞生了。
  DIN标准随后根据ISO的建议进行了修改。美国通过ANSI(美国国家标准学会)的努力,与ISO进行了协调。然而,这仍存在一些细微的差别。
  紧固件标记
  首先,当定购或识别米制紧固件尺寸时,我们可以通过米制紧固件前面的大写字母“M”来识别,因为所有米制紧固件前面都会用大写字母“M”来标注。接着,类似于寸制系列紧固件的标记,将直径、螺距、长度以及性能等级一起列出来,例如:M12 x 1.5 X 50,10.9级六角头螺钉。
  由此我们可以知道,该六角头螺钉的直径为12mm,螺距为1.5mm,长度为50mm,性能等级为10.9级。
  螺距
  用户必须知道,螺距有三种类型:第一种,标准螺纹,类似UNC;第二种,细牙螺纹,类似UNF;第三种,日本螺纹,是一个区间值,而且仅仅适用于直径为M10和M12的紧固件。例如,直径为M10的紧固件,其螺距为1.0mm,1.25mm和1.50mm。
  标志尤为重要,因为许多米制尺寸与寸制系列非常接近。螺母或紧固件可能一开始可以互配,但进一步拧紧就可能导致螺纹滑扣。例如,1/4’’-28紧固件的直径为0.250’’,与测量为0.236’’的M6比较,相差0.014’’。M6的螺距是1.0,约等于每英寸螺纹数为25.6TPI,而寸制紧固件为28TPI。尽管没有太多的差别,但这容易造成困惑。
  表1列举了其他例子,说明将寸制和米制紧固件混合装配的潜在危险。混装结果是产生的夹紧力将比预期少25%-60%,在这种情况下,无论螺纹没有滑扣还是开始滑扣,载荷将是100%地损失掉。

性能等级
  米制紧固件强度称为“性能等级(Property Class)”,而不是“等级(Grade)”。虽然如此,性能等级大致相当于SAE的等级系统(见表2)。

判断紧固件性能等级最简单的办法,是通过看在紧固件上的数字标记。这些有小数点的数字标记在六角头上,或凹槽头紧固件的顶端或边上。
  螺栓有小数点标记,螺母没有。例如,与10.9级的螺栓相配的螺母,将标记10,而不是10.9。
  美国汽车工业制定了9.8级,是因为8.8级紧固件有些规格不能提供等同于SAE等级5的强度。这结合了紧固件强度和头部几何尺寸的应力分布。
  8.8级性能等级标记是最容易引起困惑的区域之一。许多用户将它与SAE 8级混淆。抗拉强度在120ksi(828MPa)和150ksi(1035MPa)之间的差别,可能在关键应用上带来灾难性的后果。
  另一个需要密切关注的是,米制圆柱头内六角螺钉的适当标记。美国凹槽头产品,小于等于1/2’’规格的只有一个强度等级是180ksi(1242MPa),大于1/2’’规格的也是如此,为170ksi(1173MPa)。而米制凹槽头产品就不同,有三种性能等级:8.8级,10.9级和12.9级。当修理欧洲机械时,要特别注意这一点,以与工厂设计的相同类型的、合适强度的凹槽产品进行替换。
  DIN 931和DIN 960在螺纹长度上的要求,实质上是和ISO相同的;对于长度最长可达125mm的紧固件,螺纹长度是2个直径加6mm。而对于DIN 933和DIN 961,紧固件是全螺纹到头部,因而不用论其螺纹长度了。
  扳手尺寸
  许多机械师抱怨,扳拧相同规格的紧固件,要使用两种扳手分别去拧螺栓头部和螺母。幸运的是,这只发生在少数规格中。由于DIN和ISO之间的基本分歧,M10、M12和M14的DIN紧固件的对边宽度 (WAF)比ISO的宽1mm,但M22的DIN紧固件则比ISO的小2mm。
  以上两种类型在美国都可以使用和销售。这取决于制造商采用什么规格以及谁来经销它们。一个公司倘若从几个经销商中采购,那么在相同的存储柜中,最后可能采购到的是大小不同的螺母和螺栓头(见表3)。
米制扭矩
  米制扭矩是用牛顿-米(N-m)表示的。物理上常用牛顿表示力的单位,它是以科学家艾萨克•牛顿命名。一牛顿等于0.2248磅的力。我们将小数点右移三位,得到一千牛顿(KN),为224.81磅。
  紧固件强度
  此篇文章中,我们学习了什么是不同的性能等级标记,但它们有什么关系?米制使用的强度单位术语不是“磅每平方英寸”(psi)而是帕斯卡。因为这些单位数值大,于是在前面加上“兆”字成为“兆帕”或MPa。
  同样有趣的是,性能等级数字实际上是与紧固件强度相关。例如,8.8级紧固件强度为830MPa,而10.9级为1040MPa。米制标记的数字实际上是该紧固件以兆帕为单位的抗拉强度。
  还应指出的是,尽管在市面上标记“8”的螺母仍可用来配8.8级紧固件,但ASTM A563M只承认性能9级螺母可用来配8.8级和9.8级紧固件。当然,它的最小保证载荷应力为900MPa。
  表4列举了在螺栓螺纹上拧紧螺母的建议扭矩值。

标有* 的单位是英寸—磅。
  润滑值是使用金属润滑剂,如镍或铜等防卡润滑脂。
  译者后记
  在连续两期的《American Fastener Journal》上,紧固件的资深人士都谈及了自己对米制紧固件的一些看法,这说明了紧固件在不同领域的交流日益增多。
  在该杂志2011年3/4月刊上,克里斯写的《米制紧固件》一文,五味杂陈。在我国,米制紧固件的遭遇何尝不是这样。在市场上、在金蜘蛛咨询网上,还有在不少紧固件的论坛上,用紧固件的人们,一个个还不就像考古队员一样,急切地多方寻找已经作废的、撤消的或者是已经过期的紧固件标准,以及各种五金手册、各种紧固件汇编。他们之所以仍惦记着这些老标准,不为别的,只为市场的需要。市场为什么需要?因为即使是年青的工程师,手里拿着的机械设计手册还是老标准;因为很多外资企业拿到中国的机械项目,大多是过时货,需要的仍是老标准紧固件;因为很多机械行业后继无人,只好用五六十年代的老图纸……
  所有的这一切怎么不会产生这种需求呢?因此,希望紧固件的生产商、销售商以后能多向客户推荐新标准,体现紧固件行业的实践经验和技术进步。
  盖依写的这篇文章也很有意思。寸制使用者看米制,与我们米制使用者看寸制是多么的相似。这或许预示着未来寸制向米制的过渡。表4的值是磅英尺或磅英寸,要换算成我们熟悉的牛米,分别乘以1.356和0.113即可得出。表4默认是六角头,如是凹槽头或十字槽头则要看最后一列。

美国专家谈米制紧固件(下篇)

分享到:

阅读(1465)| 评论(0)| 收藏(0) 收藏

评论

登录后你可以发表评论,请先登录。登录>>

发表评论

   验证码:    请输入验证码  看不清?换一张