螺纹电镀知识讲座

螺紋電鍍前尺寸控制講座技術部2011年7月2螺紋電鍍前尺寸精度的控制螺紋作為最重要的機械緊固件,其表面大多採用電鍍層來進行防腐和裝飾,控制好螺紋電鍍前的尺寸是鍍後尺寸合格的根本保證,也是許多螺紋加工企業的一大難題。本講義就螺紋產品電鍍前尺寸精度控制的方法加以歸納和總結。螺紋電鍍前尺寸精度的控制一.螺紋常識二.電鍍層對螺紋幾何參數的影響三.螺紋電鍍前尺寸的控制四.鍍層厚度規定五.實際精度控制六.螺紋緊固件電鍍層厚度（GB-5267-1985）七.結束語一、螺紋常識1.螺紋的分類：螺紋是一種在固體外表面或內表面的截面上，有均勻螺旋線凸起的形狀。根據其結構特點和用途可分為三大類：1）普通螺紋：牙形為三角形，用於連接或緊固零件。普通螺紋按螺距分為粗牙和細牙螺紋兩種，細牙螺紋的連接強度較高。2）傳動螺紋：牙形有梯形、矩形、鋸形及三角形等。3）密封螺紋：用於密封連接，主要是管用螺紋、錐螺紋與錐管螺紋。螺紋常識2.螺紋配合等級：螺紋配合是旋合螺紋之間松或緊的大小，配合的等級是作用在內外螺紋上偏差和公差的規定組合。1）統一英制螺紋：外螺紋有三種等級：1A、2A和3A級內螺紋有三種等級：1B、2B和3B級全部都是間隙配合。等級數位越高，配合越緊。在英制螺紋中，偏差僅規定1A和2A級，3A級的偏差為零，而且1A和2A級的等級偏差是相等的，等級數目越大公差越小。1A和1B級，非常松的公差等級，其適用於內外螺紋的允差配合。2A和2B級，是英制系列機械緊固件規定最通用的螺紋公差等級。3A和3B級，旋合形成最緊的配合，適用於公差緊的緊固件，用於安全性的關鍵設計。對外螺紋來說，1A和2A級有一個配合公差，3A級沒有。1A級公差比2A級公差大50%,比3A級大75%,對內螺紋來說，2B級公差比2A公差大30%.1B級比2B級大50%,比3B級大75%.螺紋常識2)公制螺紋，外螺紋有三種螺紋等級：4h、6h和6g（基軸制）內螺紋有三種螺紋等級：5H、6H、7H.（基孔制）在公制螺紋中：H和h的基本偏差為零；G的基本偏差為正值；e、f和g的基本偏差為負值；1）H是內螺紋常用的公差帶位置，一般不用作表面鍍層，或用極薄的磷化層。G位置基本偏差用於特殊場合，如較厚的鍍層，一般很少用。2）g常用來鍍6-9um的薄鍍層，如產品圖紙要求是6h的螺栓，其鍍前螺紋採用6g的公差帶。3）螺紋配合最好組合成H/g、H/h或G/h；對於螺栓、螺母等精製緊固件螺紋，標準推薦採用6H/6g的配合二、電鍍層對螺紋幾何參數的影響假設鍍層厚度在螺紋上是均勻分佈的,則鍍層對螺紋中徑尺寸產生的影響如圖1所示.(外螺紋,以常用牙形角60°為例),其中:d為電鍍前螺紋中徑;d1為電鍍後螺紋中徑;t為電鍍層厚度;Δd為電鍍後螺紋中徑單邊增量。按幾何關係:圖1鍍層對螺紋中徑尺寸產生的影響電鍍層對螺紋幾何參數的影響則電鍍後螺紋中徑總的增量為:d1-d=2*Δd=4t也就是說螺紋中徑的增大量是層厚度的4倍。同樣道理,內螺紋電鍍後,其中徑減少量也是鍍層厚度的4倍。實際上,電鍍過程中由於零件的突出部位容易發生電力線過度集中,即產生所謂的尖端效應,在齒尖部位容易鍍得厚些,如圖2所示。因此在制定電鍍工藝時必須加以考慮。三、螺紋電鍍前尺寸的控制為了使螺紋零件電鍍後的尺寸合格,可以通過以下途徑。1)在耐腐蝕性能允許的條件下適當地減小鍍層厚度,可以減少鍍層厚度對配合尺寸的影響。2)在零件性能允許的條件下,採用酸洗和化學拋光等工藝,事先對零件進行處理,預留零件需要電鍍的厚度,以保證電鍍後零件尺寸在圖樣要求範圍內。3)在零件機械加工過程中預留足夠的鍍層厚度尺寸。4)選用耐腐蝕性更好的基體材料以減薄鍍層厚度,或選用高耐蝕性鍍層(在較低鍍層厚度的情況下可達到同樣的防護性能)來保證零件尺寸精度。在實際生產過程中有2種較為常用的方法使零件表面預留出接近於鍍層的尺寸餘量,即化學尺寸拋光和機械加工過程中預留足夠的鍍層厚度尺寸,以下加以詳細說明。螺紋電鍍前尺寸的控制2.1化學尺寸拋光化學尺寸拋光就是使金屬製品在特定的溶液中通過有規則的溶解以達到規定尺寸的一種加工方法。在化學拋光過程中,螺紋齒尖部位的溶解速度大於螺紋斜面和齒根部位元的溶解速度,與電鍍後齒尖部位鍍層分佈較厚相補償,有利於修正電鍍後齒尖幾何形狀。化學拋光能使粗糙的表面得到整平,有利於提高鍍層的平滑度、降低孔隙率、提高耐蝕性;化學拋光還可以起到除鏽作用。化學尺寸拋光操作比較簡單,生產效率高,可以和電鍍作業連為一體,只需在原有設備中增加一個化學拋光槽和清洗槽即可。建議使用下列配方的拋光液[1]:磷酸60%(體積分數)；硫酸30%(體積分數)；酸10%(體積分數)鉻酸5~10g/L；溫度120~140℃一般溶解速度為5μ/min,生產中可根據零件需鍍覆的厚度來計算溶解時間,並通過生產試驗加以驗證總結,可以有效控制螺紋的電鍍品質。三、螺紋電鍍前尺寸的控制2.2機械加工過程中預留足夠的鍍層厚度尺寸解決有配合要求的零件鍍後尺寸配合問題必須與產品設計和工藝部門一道協商零件鍍前工藝尺寸,事先預留鍍層厚度及其鍍覆尺寸偏差。應特別注意的是,在預留厚度的同時還應考慮因零件形狀不同而引起的鍍層厚度不均勻性的問題。因鍍層厚度和均勻性控制不好引起公差配合問題的部件,其中最普遍的是螺紋零件和緊固件等。當螺紋零件進行電鍍時,如前所述,其螺紋的牙尖和穀底的鍍層厚度是不一樣的。因此螺紋經電鍍後出現配合障礙主要原因是鍍層厚度不均造成的牙型角變形,其次才是鍍層厚度增厚的問題。在實際生產過程中往往是將以上2種方法結合起來,必須掌握一套有效的操作規程,以保證螺紋的電鍍品質。四、鍍層厚度規定普通螺紋可容納的鍍層厚度取決於螺距和螺紋公差帶的位置。1)最大鍍層厚度可在GB/T5267-85《螺紋緊固件電鍍層》表格中選取。2)電鍍層的最小厚度:電鍍層必須達到一定厚度才有應用價值,具體可根據國家的鹽霧試驗標準GB/T10125《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》來加以衡量,一般控制在3~5μm,可依據GB/T5267-85《螺紋緊固件電鍍層》中的表格按螺距和公差帶位置具體確定。五、螺紋實際精度控制1)內螺紋緊固件對於內螺紋來說,一般常用的等級精度為H級,通常情況下,電鍍時由於內螺紋的遮罩作用,螺紋部分的鍍層厚度相比較薄,如果在內螺紋的實際輪廓不是最大實體牙型的情況下（取上偏差）,H級公差可以容納一部分鍍層厚度,也就是說鍍後內螺紋的實際輪廓不超過H級公差的最大實體牙型就不會影響其旋合性。所以H級公差可以滿足一般行業的要求,也就是說標準緊固件表面需要電鍍時,鍍前用H級塞規,鍍後還用H級塞規檢查。對於有特殊要求的內螺紋緊固件,由於受到加工方法和檢測方法的限制,一般採用高一等級的塞規來檢測和控制螺紋電鍍前的尺寸精度,同時控制鍍層厚度,避免因鍍層過厚而影響到尺寸精度。螺紋實際精度控制2)外螺紋緊固件外螺紋成形的方法較多,如搓絲、滾絲、鉸絲和車削等,螺紋尺寸和加工公差比較容易控制考慮到電鍍層對螺紋幾何參數的影響,電鍍前尺寸控制準則如下:最大中徑=d2max-4×最大鍍層厚度最小中徑=d2min-4×最小鍍層厚度最大大徑=dmax-4×最大鍍層厚度最小大徑=dmin-4×最小鍍層厚度螺紋小徑=d1-4×最大鍍層厚度注：式中,d為螺紋大徑;d1為螺紋小徑;d2為螺紋中徑。實際精度控制舉例：例如:M10×1.5-6g,鍍層厚度0.005~0.015mm,則其鍍前尺寸計算如下:最大中徑=8.994-4×0.015=8.934最小中徑=8.862-4×0.005=8.842最大大徑=9.968-4×0.015=9.908最小大徑=9.732-4×0.005=9.712螺紋小徑=8.344-4×0.015=8.824在實際生產過程中,為了使問題簡化,便於生產和檢驗控制,一般可採用只控制螺紋中徑的方法。六、螺紋緊固件電鍍層厚度（GB-5267-1985）標準的普通螺紋可容納的鍍層厚度取決於螺距和螺紋公差帶的位置1.鍍前為6g級外螺紋、6級內螺紋6g級外螺紋基本偏差可容納的最大鍍層厚度（左表）：螺距粗牙螺紋基本偏差/μm最大鍍層厚度/μm短規格長規格0.35M1.6-19330.4M20.45M2.5-200.5M350.6M3.5-210.7M4-220.8M5-24551M6/M7-261.25M8-281.5M10-3281.75M12-342M14/M16-381082.5M18/M20/M22-42螺紋緊固件電鍍層厚度（GB-5267-1985）2.鍍前為6f或6e級外螺紋和6G級內螺紋基本偏差可容納的最大鍍厚度（如左圖）1）單個螺紋連接件上的鍍層厚度是不均勻的，兩端比中部厚，長度與直徑比越大，厚度差別也越大。表中短規格是指長度小於5倍直徑的螺紋；長規格是指長度大於5倍直徑，但小於10倍直徑的螺紋。細牙螺紋基本偏差可容納的最大鍍層厚度按螺距選取。2）6H級內螺紋需要電鍍時，該螺紋在電鍍後的實際輪廓也必須不超過以公差帶位置H確定的最大實體牙型。螺距粗牙公差帶位置f公差帶位置e公差帶位置G基本偏差最大鍍層厚度基本偏差最大鍍層厚度基本偏差最大鍍層厚度短規格長規格短規格長規格短規格長規格0.5M3-36-605-5012102050.6M3.5-53210.7M4-38-56220.8M5241.0M6/M7-40108-60251.25M8-42-6315122881.5M10-45-67321.75M12-4812-7134102M14/M16-5210-71382.5M18/M20/M22-58-80201542七：結束語經過長期的生產實踐,合理地遵循電鍍前尺寸的控制方法和準則可較好地控制螺紋電鍍後的品質,特別是細牙螺紋和一些較難電鍍的螺紋都可以得到有效品質控制。END