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緊固件出現問題的原因是多方面的,對緊固件產品常見的問題及預防措施的研究,是緊固件制造企業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。
據統計,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,根據近期公布的數據,汽車行業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的問題,可見,汽車緊固件對整車品質和可靠性有很重要的影響。
緊固件常見的質量問題及預防措施
在汽車生產和使用過程中,因緊固件失效而導致的問題頻次相對較高,螺絲君,通過走訪調研國內多家汽車主機廠,對汽車緊固件在裝車前、裝車時和裝車使用后出現的失效模式和發生頻次進行統計分析,并根據緊固件失效原因進行了相應分類。緊固件常見問題及發生概率如圖1所示。
根據多家汽車主機廠數據統計發現,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、汽車生產線中斷,重則導致汽車召回返工;
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:
● 原材料因為規格相似或者標示錯誤,導致發錯或者用錯料。
● 廠家在緊固件生產或委外加工過程中,因為調機或者相鄰工序相應半成品未清理干凈導致混料。
● 緊固件成品在包裝、儲存或者外發過程中,因為管理不當造成混料。
針對以上原因,結合工作經驗,可以采取以下預防措施:
● 所有的緊固件原材料標識必須清楚明確;規格相近的原材料不能放在相鄰的位置;領取原材料時,要嚴格按照《領料單》對原材料材質及規格的要求,防止領料錯誤。
● 緊固件制造現場按照工藝流程進行規范劃分,原材料存放區、待檢區、合格品區、廢品區使用不同顏色的料筐并按劃分好的區域采取定制管理,定期進行現場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卡進行標識和追溯。工藝流轉卡內容應包含原材料牌號、爐號、產品名稱、圖號、生產批次號、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。產品周轉過程中,必須檢查料筐是否清理干凈,必要時空筐倒置擺放。
● 倉庫存儲的所有產品,都要采用固定的包裝箱及包裝袋,包裝箱上標有產品的詳細信息,如產品名稱、圖號、生產批次號、生產日期、包裝日期、包裝數量等;每個料架都要進行相應的編號,并導入MES系統中以便管理。
02疲勞斷裂
疲勞斷裂是汽車緊固件常出現的質量問題之一,疲勞斷裂時緊固件外觀沒有明顯的征兆,大多是在無預警且不可預期的情況下發生的,一旦發生將損失嚴重。
緊固件發生疲勞斷裂的位置,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,疲勞源常產生于此。
對發生疲勞斷裂的緊固件進行失效分析發現,疲勞斷裂的原因往往和緊固件制造缺陷有關,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、裝配連接不當等因素有關系。
一般情況下,發生疲勞斷裂的緊固件宏觀斷口上沒有明顯的變形,呈現脆性斷口形貌,其典型形貌包括疲勞源區、擴展區和瞬斷區。
某35CrMo材質10.9級螺栓,因裝配預緊力不夠,導致其在使用期間受到一定次數交變載荷作用而發生疲勞斷裂,螺栓斷口的宏觀形貌和疲勞條帶如圖2所示。
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、韌性等綜合力學性能指標,通常需要對8.8級以上的汽車緊固件進行熱處理。原材料、爐內溫度、爐內氣氛、熱處理時間、淬火介質等因素都會對熱處理產生影響。
現在絕大部分汽車緊固件的熱處理設備都是電子控制網帶式連續爐,加熱溫度、保溫時間、冷卻時間、加工量等參數都是按一定的工藝要求,進行程序自動控制。隨著熱處理設備越來越先進,熱處理工藝越來越完善,現在大部分熱處理常見問題已得到很好解決。
