緊固件出現(xiàn)問題的原因是多方面的，對緊固件產(chǎn)品常見的問題及預(yù)防措施的研究，是緊固件制造企業(yè)和使用單位面臨的重要問題，同時也具有較高的工程實用價值。
   據(jù)統(tǒng)計，在一部轎車上，平均每車用緊固件約為3500個，種類大概500種。

一顆小小的螺栓幾乎微乎其微，但本身作用非常大，根據(jù)近期公布的數(shù)據(jù)，汽車行業(yè)23%的維修問題是由緊固件松脫引起的，12% 的新車存在螺紋緊固件松緊度不達標(biāo)的問題，可見，汽車緊固件對整車品質(zhì)和可靠性有很重要的影響。

緊固件常見的質(zhì)量問題及預(yù)防措施

在汽車生產(chǎn)和使用過程中，因緊固件失效而導(dǎo)致的問題頻次相對較高，螺絲君，通過走訪調(diào)研國內(nèi)多家汽車主機廠，對汽車緊固件在裝車前、裝車時和裝車使用后出現(xiàn)的失效模式和發(fā)生頻次進行統(tǒng)計分析，并根據(jù)緊固件失效原因進行了相應(yīng)分類。緊固件常見問題及發(fā)生概率如圖1所示。

      根據(jù)多家汽車主機廠數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，汽車緊固件常見的失效類型為混料問題、疲勞斷裂、熱處理問題、表面處理問題、過載斷裂等形式。

01混料問題

       混料問題是一種比較低級的問題，對于很多緊固件生產(chǎn)廠家來說，卻又是一個很常見，但又難以完全控制的問題。

       汽車緊固件因為混料問題，對于客戶來說，輕則造成線邊缺料、汽車生產(chǎn)線中斷，重則導(dǎo)致汽車召回返工；

       而對于緊固件廠家來說，需要對客戶端和自己庫存件進行返工，如有需要，還得加急生產(chǎn)客戶急缺的某種緊固件，這樣既使廠家形象受損，又需耗費大量的人力和財力。

       引起緊固件混料的原因主要有:

●  原材料因為規(guī)格相似或者標(biāo)示錯誤，導(dǎo)致發(fā)錯或者用錯料。

●  廠家在緊固件生產(chǎn)或委外加工過程中，因為調(diào)機或者相鄰工序相應(yīng)半成品未清理干凈導(dǎo)致混料。

●  緊固件成品在包裝、儲存或者外發(fā)過程中，因為管理不當(dāng)造成混料。

        針對以上原因，結(jié)合工作經(jīng)驗，可以采取以下預(yù)防措施:

●  所有的緊固件原材料標(biāo)識必須清楚明確;規(guī)格相近的原材料不能放在相鄰的位置;領(lǐng)取原材料時，要嚴(yán)格按照《領(lǐng)料單》對原材料材質(zhì)及規(guī)格的要求，防止領(lǐng)料錯誤。

●  緊固件制造現(xiàn)場按照工藝流程進行規(guī)范劃分，原材料存放區(qū)、待檢區(qū)、合格品區(qū)、廢品區(qū)使用不同顏色的料筐并按劃分好的區(qū)域采取定制管理，定期進行現(xiàn)場5S檢查。每個品種、每個批次及每個料筐均需要采用工藝流轉(zhuǎn)卡進行標(biāo)識和追溯。工藝流轉(zhuǎn)卡內(nèi)容應(yīng)包含原材料牌號、爐號、產(chǎn)品名稱、圖號、生產(chǎn)批次號、日期、操作者簽字、檢驗記錄、檢驗員簽字等詳細信息，以便隨時可以進行追溯。產(chǎn)品周轉(zhuǎn)過程中，必須檢查料筐是否清理干凈，必要時空筐倒置擺放。

●  倉庫存儲的所有產(chǎn)品，都要采用固定的包裝箱及包裝袋，包裝箱上標(biāo)有產(chǎn)品的詳細信息，如產(chǎn)品名稱、圖號、生產(chǎn)批次號、生產(chǎn)日期、包裝日期、包裝數(shù)量等;每個料架都要進行相應(yīng)的編號，并導(dǎo)入MES系統(tǒng)中以便管理。

 

02疲勞斷裂

       疲勞斷裂是汽車緊固件常出現(xiàn)的質(zhì)量問題之一，疲勞斷裂時緊固件外觀沒有明顯的征兆，大多是在無預(yù)警且不可預(yù)期的情況下發(fā)生的，一旦發(fā)生將損失嚴(yán)重。

       緊固件發(fā)生疲勞斷裂的位置，一般集中在螺紋與螺桿交匯處、螺栓頭下Ｒ角過渡處及螺紋嚙合的螺紋處，這些部位是緊固件的危險截面，疲勞源常產(chǎn)生于此。

       對發(fā)生疲勞斷裂的緊固件進行失效分析發(fā)現(xiàn)，疲勞斷裂的原因往往和緊固件制造缺陷有關(guān)，如螺栓頭下Ｒ角較小、過渡不平滑有折點、螺紋牙根處不圓滑、螺栓桿部表面缺陷等，除此之外，疲勞斷裂原因也與原材料、裝配連接不當(dāng)?shù)纫蛩赜嘘P(guān)系。

       一般情況下，發(fā)生疲勞斷裂的緊固件宏觀斷口上沒有明顯的變形，呈現(xiàn)脆性斷口形貌，其典型形貌包括疲勞源區(qū)、擴展區(qū)和瞬斷區(qū)。

       某35CrMo材質(zhì)10.9級螺栓，因裝配預(yù)緊力不夠，導(dǎo)致其在使用期間受到一定次數(shù)交變載荷作用而發(fā)生疲勞斷裂，螺栓斷口的宏觀形貌和疲勞條帶如圖2所示。

      由圖2(a)可知，疲勞斷口宏觀形貌包括疲勞源區(qū)、擴展區(qū)和瞬斷區(qū)。
      疲勞源區(qū)有向外輻射的疲勞臺階和放射棱線，一般位于疲勞弧線的中心；疲勞擴展區(qū)斷面較平坦，斷口上的宏觀特征是疲勞弧線，疲勞弧線的數(shù)量和間距主要與載荷的交變次數(shù)及交變應(yīng)力的振幅有關(guān)；瞬斷區(qū)面積大小取決于載荷的大小、材料的性質(zhì)及環(huán)境介質(zhì)等因素，瞬斷區(qū)面積較小，占整個斷面面積的20%左右，符合低應(yīng)力高周疲勞斷裂特征。
      疲勞斷裂的主要微觀特征是疲勞條帶，其位于疲勞裂紋擴展區(qū)，如圖2(b)所示，該疲勞條帶屬于韌性疲勞條帶，是一系列基本平行且稍微彎曲的條紋，與裂紋擴展方向基本垂直，理論上講，每一條疲勞條帶是一次應(yīng)力循環(huán)，疲勞條帶在數(shù)量上與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)當(dāng)相等。
通常情況下，可以采取如下措施預(yù)防疲勞斷裂:
●  合理選擇緊固件材質(zhì)，避免原材料中存在氣孔、夾雜等缺陷，盡量選擇晶粒細化的材料，有助于提高疲勞強度。
●  合理設(shè)計緊固件結(jié)構(gòu)，盡量減少應(yīng)力集中，適當(dāng)加大應(yīng)力集中處的圓角半徑，避免尖角，適當(dāng)加大危險截面尺寸。
●  改善加工工藝，降低零件表面粗糙度，盡量避免劃傷和剮痕等表面缺陷。
●采取諸如滾壓強化等表面強化措施，提高緊固件螺紋連接的疲勞強度。

03熱處理問題

 

緊固件常見的熱處理問題如圖3所示。

圖3 緊固件常見的熱處理問題

    為了使汽車緊固件滿足一定的強度、硬度、塑性、韌性等綜合力學(xué)性能指標(biāo)，通常需要對8.8級以上的汽車緊固件進行熱處理。原材料、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)氣氛、熱處理時間、淬火介質(zhì)等因素都會對熱處理產(chǎn)生影響。
    現(xiàn)在絕大部分汽車緊固件的熱處理設(shè)備都是電子控制網(wǎng)帶式連續(xù)爐，加熱溫度、保溫時間、冷卻時間、加工量等參數(shù)都是按一定的工藝要求，進行程序自動控制。隨著熱處理設(shè)備越來越先進，熱處理工藝越來越完善，現(xiàn)在大部分熱處理常見問題已得到很好解決。