自动丝螺套在铝合金结构中的应用

自动丝螺套在铝合金结构中的应用

在电子设备中，铝和其他重量材料是公认的结构材料之一。然而，由于汉族的低强度和低硬度特性，羌方的内螺纹寿命很难满足设计的要求。钢丝螺套作为一种新型内螺纹紧固件,采用特殊不锈钢线绕制而成,横切面成棱形(图1),外表面的外螺纹为ST螺纹,内表面的内螺纹为公制或英制螺纹,因钢丝螺套外形尺寸紧凑、强度好、耐磨性好,还可轻松实现不同螺纹的转换,近年来逐渐成为弥补铝合金内螺纹不足、修复螺纹等的常用方法。在复杂的电子设备中,虽然钢丝螺套只是非常普通的安装件之一,但在笔者工作中却经常遇到安装柄不易打断、不易安装到位,使用时螺套被螺钉一起带出、与不锈钢螺钉卡死等小问题,严重影响了工程的研制进展。本文简要介绍了钢丝螺套的结构和特性,并提出螺套的安装作用原理,在此基础上针对实际应用给出具体的钢丝螺套选择方案,最后着重介绍钢丝螺套的底孔加工和安装要点,最后详细归纳了实际工作中遇到的装配和应用问题,并针对钢丝螺套脱出、螺钉卡死等主要问题给出预防及解决措施。1钢丝绳垫的性能1.1传统安装柄普通型和切口型从结构上讲,钢丝螺套分为有尾型和无尾型,有尾型为传统型式带安装柄;无尾型为改良的护套,采用驱动凹槽替代传统安装柄,因此不再需要打断并取出安装柄,同时具有双向性安装的优势,有取代有尾型钢丝螺套的趋势。从功能上讲,钢丝螺套分为普通型和锁紧型,普通型形成的螺纹除了材质外形态与普通标准螺纹一致;而锁紧型相比普通型在于有一锁紧线圈,该线圈由一系列直线段构成,工作时对安装于其内的螺栓产生压力从而实现锁紧功能。1.2螺钉安装张力弹回形钢丝螺套在自由状态下直径大于安装螺纹直径(见表1、表2),安装时钢丝螺套被压缩收紧,安装完成后钢丝螺套由张力弹回原状,由此固定于螺纹孔内。从钢丝螺套作用原理可知钢丝螺套是靠ST螺纹的摩擦力和自身的张力牢固的固定在基体螺纹内的,钢丝螺套外径越大产生的张力就越大,安装越牢固。1.3交叉设施的调整在具体选用上应根据设计需要、工艺操作简易程度进行选择应用,大致情况如下:(1)尽量选择无尾型,因有尾型安装完后需要去除安装柄,该过程可能会带来多余物或折断毛刺及棱角;(2)当结构上要求防松或增大锁紧力矩需求并且较少拆卸时才选用锁紧型钢丝螺套,常拆卸(大于15次)的场合选用普通型钢丝螺套(因拆卸次数多,锁紧线圈失效),通常电子设备在交付前需要进行各项试验,因此要考虑开盖检查等各项环节的拆卸;(3)在有拆卸需求的场合下选用锁紧型钢丝螺套时,设计上要采取防卡死措施,如涂干膜润滑剂、在螺纹上涂覆润滑油等,电子设备中通常采用不锈钢紧固件,此时更易发生不锈钢咬死,当有拆卸需求时更应注意防卡;(4)个别厂(如KATO公司)为区分锁紧型和非锁紧型钢丝螺套,在螺套表面涂覆有带色的化学染剂,应根据实际需要去除。在电子设备中,螺套装配后往往需要进行器件焊接,为避免结构件或器件污染,应提前去除。2安装螺套去安装柄的流程钢丝螺套的装配需经过钻ST螺纹底孔→攻ST螺纹→安装螺套→去安装柄的流程,总体上讲,严格按照GJB5108-2002《钢丝螺套安装要求》进行,以下为根据个人工作经验补充的说明及控制要点。2.1推荐钻孔深度钢丝螺套的安装孔加工包含钻底孔和攻ST螺纹两部分,螺纹底孔直径按照表2安装钢丝螺套用内螺纹选取,对于螺纹孔及螺纹底孔的加工深度则根据常用丝锥以及工艺要求确定,ST螺纹的极限深度为:式中:hmin为ST螺纹最小深度;L为钢丝螺套长度;P为螺距,此处1P指钢丝螺套安装后顶面低于基材表面1P。推荐钻孔深度为:式中:H为钻孔(即ST螺纹底孔)深度。最小钻孔深度为:式中:Hmin为钻孔(即ST螺纹底孔)最小深度,此处3P包含平底丝锥前端倒角2P,以及1P的钻孔间隙。该环节主要控制点为:(1)在盲孔中安装钢丝螺套时,设计上对于基材厚度应满足式(1)、式(3)所需的最小钻孔深度要求;(2)ST孔孔口一定要倒角,否则攻丝困难且后续钢丝螺套也不易安装;(3)攻ST螺纹前严格检验底孔尺寸,底孔过大、过小都会影响钢丝螺套的安装和使用;(4)加工完ST螺纹孔后一定要严格清理孔内铁屑等杂质。2.2螺套装配时必须发现第5点是未安装丝压螺套时,螺套装配时也建议在装配时,设计(1)钢丝螺套安装前应严格清理底孔内铁屑等杂质;(2)装配钢丝螺套时若螺套装配不顺畅应及时停止查找原因,不能强行安装;(3)钢丝螺套的安装和拆卸必须采用专用工具,退出时候禁止向外强行拉扯丝套以免损坏ST螺纹。3一般介绍安装和使用钢丝螺套筒钢丝螺套的装配表面上比较简单,但由于各方面原因在装配和使用中经常出现不同的小问题,以下为主要的装配及使用问题和解决或预防措施。3.1安装工具的安装在钢丝螺套安装中经常出现安装过程不顺畅、受阻或是不能安装到位的现象。引起该现象是由多方面引起的,可能出现的因素在于:(1)安装孔过小引起安装不易;(2)安装孔未清理干净,铁屑等异物阻碍了钢丝螺套的安装;(3)安装孔口部未倒角,导致钢丝螺套不易导入螺纹孔;(4)钢丝螺套凹槽深度不足、末圈过大等原因导致在安装工具上不易挂起。因此一旦出现钢丝螺套不易安装的情况,应立即停止安装,并用工具退出螺套,按上述原因一一查找并纠正或更换螺套。3.2补偿6个月期丝螺套未安装安装柄异常断裂的情况又包含两种情况:钢丝螺套安装柄在安装工具中就被拉断;钢丝螺套还未安装到位,钢丝螺套安装柄就被拉断。无论安装柄异常断裂还是敲不断,都表明钢丝螺套质量不合格,这主要是因为钢丝螺套折断槽开得过深或过浅引起,这主要发生在国产M3以下的螺套安装中,此时应更换合格的钢丝螺套。3.3钢丝螺套跳牙需要解决的问题钢丝螺套的跳牙一般出现在最后一扣,主要原因在于:(1)钢丝螺套安装柄敲断后因断口处有毛剌,致使螺钉安装过程中钢丝螺套末端跳牙;(2)安装钢丝螺套时施加了轴向力,导致钢丝螺套跳牙。针对第一个问题,可以加大敲击力度,保证一次顺利敲断安装柄,再次就是在设计上选用无尾型钢丝螺套,则可以避免安装柄难以去除、异常断裂、去除时带来毛刺等一系列问题;对于第二个问题则只能严格控制安装过程,按照工具使用方法根据螺纹向下旋转安装到位即可,不能施加轴向力。3.4螺钉安装底孔被滑第一该问题从钢丝螺套的作用机理即可得知:螺钉与钢丝螺套的摩擦力大于钢丝螺套与螺套安装螺纹之间的摩擦力所致。因此应从以下几方面查找原因:(1)钢丝螺套的安装底孔是否过大;(2)螺钉外径是否偏大;(3)螺钉螺纹是否变形;(4)钢丝螺套的顶面是否低于安装平面,如果钢丝螺套安装后顶面与基材表面一样高,甚至高于安装平面,则钢套与基体的摩擦力降低,螺钉拆卸时钢丝螺套就易被带出。3.5不锈钢螺钉安装的影响及预防钢丝螺套卡死主要发生在锁紧型钢丝螺套和不锈钢螺钉上。研究所某产品采用M5×20的不锈钢螺钉,在使用于锁紧型钢丝螺套时候曾出现5%左右的咬死几率,对工程的进度和使用产生了较大影响。原因分析:不锈钢具有较好的延展性,同时在表面受损伤时会产生一层钝化膜,在安装螺钉特别是螺钉进入到锁紧线圈时,在压力及热量作用下钝化膜破坏,金属螺纹间发生剪切,进而发生黏着的现象。若继续拧动螺钉,则该现象持续发生,继而出现螺纹卡死。一旦出现卡死,就难以解决,因此主要还是从预防上解决该类问题。办法为采取如下防卡措施:(1)对