統計によると、ルーメンシーリングエレメント、パイプライン接続ファスナー、ワッシャー、ネジ、ナット、ボルトなどをカバーする自動車標準部品製品に一般的に使用される約 240 の規格がリリースされ、実装されており、そのうち 115 の規格が関連しています。約 48% を占める金属ファスナーに。 自動車産業の継続的な発展に伴い、金属ファスナー (以下、自動車用ファスナーと呼びます) の増加による生産および管理コストの増加を抑えるために、さまざまな自動車メーカーが 4 つの側面からファスナーを比較および最適化しました。要素、材料、熱処理および表面処理。 このホワイト ペーパーでは、これについて説明します。
1.1ボルト
六角ボルト＋ばね座金組付の場合、ボルトの予圧が低い方が緩み止め効果が高くなります。 ただし、重要な部品にスプリングワッシャーを使用していないため、スプリングワッシャー付きのボルトは主にエアレンチを使用し、製造上±40%程度の精度で締め付けます。 組立トルクと軸力分散が大きい。 ばね座金は平べったい状態であることが多く、輪が広がる危険性さえあります。 ボルトとばね座金アセンブリの実際の緩み防止性能は制御不能であり、製品設計要件を満たすことができません。 六角フランジボルトの場合、以下のメリットがあります。
①同じネジ仕様の下で、六角フランジボルトの支持面積は六角頭ボルトの支持面積よりも大きく、支持面の圧力をよりよく分散させ、接続部品の変形を避けることができます。
②同じ摩擦係数の下では、フランジボルトの緩み防止効果は六角ボルトよりも明らかに優れています。
③ スリーブ端部と接合部の摩擦による接合部表面の損傷を避けるため、フランジボルトの方が平座金付六角ボルトより経済的です。
六角フランジ ボルトが推奨され、六角ボルト、六角ボルト + スプリング ワッシャー、六角ボルト + スプリング ワッシャー + 平ワッシャー、六角ボルト + 平ワッシャーは制限されます。
1.2 ネジ
ねじのねじ込み形式は内ねじです。 駆動形式には、内部六角形、十字溝、内部六角形があります。 ヘッドの種類には、丸頭、円筒頭フランジ、平丸頭、平丸頭フランジ、なべ頭、なべ頭フランジ、皿頭、半皿頭があります。
組立効率の要件も常に改善されているため、六角トルクスネジが好まれ、標準構造が最適化され、六角穴付きネジと十字穴付きネジの使用が徐々に制限されています。
1.3 ナッツ
六角フランジナットの使用効果は六角フランジボルトと同じです。 構造が許せば六角フランジナットが望ましい。 特別な緩み防止要件がある部品については、すべての金属製ロック ナットや非金属製インサート ロック ナットなどの効果的なトルク ロック ナットを検討する必要があります。 オールメタルのロックナットはネジ部の変形によりロックするため、分解頻度の高い部品には不向きです。 非金属インサートロックナットは再利用性に優れていますが、エンジンを除いて、ファスナーの標準要件によれば、その適用温度は 120 度以下です。 特に、実効トルクタイプのロックナットは、ナットの変形や非金属インサートによる取り付け時の追加トルクを克服する必要があるため、トルクを確認する必要があることに注意してください。 通常のナットのトルク値で組み付けた場合、締付力が不足し使用する恐れがあります。
1.4スレッド
細ネジの支持力と緩み防止能力は並目ネジよりも高いため、より大きなネジを選択する場合は、できるだけ細ネジを選択する必要があり、ネジの種類も減らすことができます。 表 1 から、一般に、M12 より下では粗い歯のみがあり、M12 より上では細かい歯しかないことがわかります。 商用車のねじ込み式ファスナーでは、M12 を超えると粗い歯と細かい歯が共存し、最適化の余地が残されています。
1.5ワッシャー
組み付け効率の向上と組み付け忘れ・組み間違いのリスクを低減するため、ガスケット単体での存在は原則として認めません。 各種ガスケットの使用に関する提案は次のとおりです。
①平座金は主に接触状態を改善し、支持面積を増やし、支持面の摩擦係数の安定性を維持するために使用されます。 ② ばね座金は弾性によりアキシアル予圧を発生させ、アキシアル力の減衰を緩和します。 ただし、緩み止め性能を効果的に制御するのは難しいため、ボルトは偏心荷重に耐えやすく、損傷する危険性があります。 ③ 歯形弾性座金は歯がねじれており、熱処理後の硬度が高い。 組み立て中、歯は弾性的に変形し、部分的に支持面に埋め込まれてロック効果を形成します。 歯形座金は接続部に注意してご使用ください。
表面処理
自動車用ファスナーには、ボルト、ナット、ワッシャーが含まれます。これらのほとんどは、腐食から保護し、外観を改善し、ロック トルクを制御するネジやモスキート ファスナーなどの特定の機能を実現するために、表面処理を行う必要があります。 たとえば、国産の自動車用ファスナーの使用環境と耐食性要件については、表 2 を参照してください。
2.1 電気亜鉛めっき
最高の防食性能は亜鉛黄色パッシベーションであり、続いて亜鉛緑色パッシベーション、亜鉛黒パッシベーション、亜鉛青白色パッシベーションが続きます。 一般塗装の耐食性は8μmです。 黄色パッシベーション白錆時間 72 時間、赤錆時間 144 時間; 白黒パッシベーション白錆時間6時間、赤錆時間72時間。
実用化にあたっては、次の 3 点に注意する必要があります。 環境保護の段階的な強化に伴い、三価クロムパッシベーション、亜鉛アルミニウムコーティング、およびその他のより環境に優しい方法を自動車用ファスナーに使用することが将来の傾向です。 最大引張強度が 1000MPa (硬度値 33.5 HRC および 332 HV に相当) を超える自動車用ファスナーは、遅れ破壊のリスクを軽減するために、不動態化の前にめっき後に水素駆動処理を行う必要があります。 クロメート不動態皮膜は、70℃以上の環境に長時間さらされると耐食性が損なわれます。 したがって、周囲温度が高い地域では、亜鉛パッシベーションを慎重に使用する必要があります。
2.2亜鉛アルミニウムコーティング
亜鉛アルミニウムコーティングには水素脆性がなく、環境保護の要件を満たしています。 中性塩水噴霧試験の赤錆時間は720時間に達することがあります。 塗装色はブラックとグレー。 コーティング液に潤滑剤を添加すると、摩擦係数が変化することがあります。 グレード 10.9 以上のボルトが推奨されます。 また、使用にあたっては、以下の点にも配慮する必要があります。 亜鉛アルミニウム被膜と素地との密着強度は亜鉛めっきほど強くなく、使用中に粉落ちがあります。 そのため、トランスミッション部品の内部には使用できず、繰り返し分解が必要なボルトの使用はお勧めできません。 また、大型のボルト・ナットの場合、バレルメッキはキズや凹凸が生じやすく、耐食性が低下するので選定の際に考慮しなければなりません。 導電性要件のあるファスナー、およびおねじの公称直径が M6 未満で、めねじが M10 未満のファスナーの場合、ねじ込みと正常な組み立てを確保するために、亜鉛アルミニウム コーティングを使用しないでください。
2.3亜鉛ニッケル合金
亜鉛メッキと比較して、亜鉛ニッケル合金の耐食性が大幅に向上し、同じメッキ8μ不動態化およびシーリング処理後、表面は240時間白錆、1000時間赤錆がなくなります。 さらに、高温耐性の要件も満たしています。 亜鉛ニッケル合金は依然として水素脆化の傾向がわずかにあるため、引張強度が 1000MPa を超える自動車用ファスナーの品質リスクを低減するには、使用前に必要な検証を行う必要があります。
2.4 銅メッキ
銅の融点は約1083度です。 高温環境では、ネジ部品の焼結を避けるために、特にエンジンの排気マニホールドの周りの自動車の留め具には、表面処理に銅メッキが選択されます。
材料と熱処理
自動車用高強度ボルトとは、一般的にグレード8.8以上の製品を指し、高い引張強度と降伏比だけでなく、高い低温衝撃性能も要求されます。 高強度ボルトの焼入れ焼戻し処理も製造上の難しさの一つです。 Swrch35k、10B21、10b33、35CrMo、42CrMo、または 20MnTiB 鋼が材料として選択されます。詳細については、表 3 を参照してください。 ご存知のように、高強度ファスナーの機械的性能試験結果は、主要な製品品質指標であるだけでなく、安全性に関連する重要な指標でもあります。 swrch35k と 10B21 鋼の主な問題は、硬化性が低いことです。 高強度ボルトの焼入れおよび焼き戻しプロセスを効果的に制御することは、機械的特性において重要な役割を果たします。
自動車用高力ボルトの熱処理品質を向上させるためには、次の3つの観点から鋼を管理する必要があります。 ①炭素含有量を中上限に制御することは、鋼の強度と靭性を向上させるだけでなく、偏析の傾向を減らすこともできます。 ②合金元素を上限まで制御することで、焼入れ性を高め、鋼の強度・靭性を向上させることができます。 ③ 鋼の純度を確保するために、有害な残留元素 P および S の含有量を最小限に抑えます。 自動車用ファスナーのグレードと素材。
ボルトの焼入れ・焼き戻しによる内部組織や特性の変化をリアルタイムで把握できないことは、品質管理の難しさのひとつです。 ロードする前に、ボルト頭のマークを注意深くチェックして、処理するボルトの情報が正確であり、熱処理後に失われず、識別可能であることを確認してください。 焼入れおよび加熱プロセスは厳密に管理され、炭素ポテンシャルは正確であり、ボルトの各バッチの焼入れ時間が記録されます。 焼入れ媒体が排出された後、ワークピースの表面硬度をテストする必要があります。 10B21 および 20MnTiB 鋼は 43hrc を超える必要があります。 Swrch35k、45、および 10b33 鋼は 48hrc 以上でなければなりません。 焼入れ後の微細構造は細針状マルテンサイトであり、中炭素鋼および中炭素合金構造用鋼の JB / t9211-2008 マルテンサイト グレードに従って評価されます。 急冷マルテンサイトはグレード 3-5 で、技術的要件を満たしています。 表面とコアの焼入れ硬さの均一性は 3HRC を超えてはなりません。