紧固件是几乎所有建筑中的隐形英雄, 制造业, 及工程项目.
这些小而重要的部件将材料固定在一起, 在各行业产品的完整性和安全性方面发挥着重要作用.
无论您是在建造一座桥梁, 装配机械, 或保护电子设备, 紧固件确保一切都牢固固定到位.
本综合指南将探讨不同类型的紧固件, 使用的材料, 及其具体应用.
您将学习如何为您的项目选择合适的紧固件, 了解他们的规格, 避免选型和安装过程中的常见错误.
1. 什么是紧固件?
紧固件是将两个或多个物体连接或固定在一起的机械装置.
它们创建非永久性关节, 这意味着可以在不损坏连接材料的情况下拆卸连接.
紧固件有多种形状, 尺寸, 和材料, 每个都适合特定的应用.
跨行业的申请
- 建造: 紧固件喜欢螺栓, 螺钉, 锚对于建造安全可靠的结构至关重要.
例如, 美国的建设项目. 单独使用大约 60 每年 10 亿个紧固件. - 汽车: 在汽车行业, 紧固件在组装从车身到发动机内复杂部件的所有部件方面发挥着重要作用, 现代车辆需要数千个紧固件.
- 电子产品: 小的, 螺钉和夹子等高精度紧固件可固定智能手机和计算机等设备内的组件.
全球电子紧固件需求稳步增长, 反映了科技的飞速进步. - 航天: 航空航天紧固件的设计符合最严格的安全性和耐用性标准, 确保飞机和航天器的功能.
一架飞机可以拥有超过 3 百万个紧固件将其部件固定在一起.
2. 常见的紧固件类型
紧固件有多种形状, 尺寸, 和设计, 每个都有特定的用途，具体取决于材料和应用.
以下是最常用紧固件的细分:
螺钉
螺钉是最通用的紧固件之一，几乎用于每个行业. 它们具有螺纹轴，, 当转动时, 通过形成紧密的结构将材料粘合在一起, 牢固贴合.
螺钉有多种类型, 包括:
- 木螺丝: 设计用于木材, 具有夹紧材料的粗螺纹.
- 机械螺丝: 用于机械，常与螺母搭配使用, 它们有多种螺纹尺寸和材料.
- 自攻螺钉: 这些螺钉可以将螺纹切入金属或塑料等材料中, 无需预先钻孔.
- 金属板螺丝: 专门用于紧固金属板材, 这些螺钉具有锋利的尖端，易于穿透.
螺钉有多种尺寸和长度, 使其成为从家具组装到重型工业应用的理想选择.
它们易于安装和拆卸, 提供维修和维护的灵活性.
坚果
螺母是内螺纹紧固件，与螺栓配对以将两种或多种材料固定在一起.
它们有各种形状, 但最常见的是 六角螺母, 有六个面.
其他一些常见的螺母类型包括:
- 锁紧螺母: 它们具有特殊的设计，可防止因振动而松动.
- 蝶形螺母: 翼形螺母两侧都有“翼”，无需工具即可轻松手动拧紧.
- 盖形螺母: 这些螺母有一个封闭端，可覆盖螺栓的外露螺纹, 提供更清洁、更安全的表面处理.
螺母通常与螺栓结合使用，以形成坚固可靠的紧固系统.
螺栓
螺栓与螺钉类似，但通常较大，并与螺母配对以将材料固定在一起.
它们通常用于重型应用, 例如固定建筑或机械中的结构部件.
一些流行的螺栓类型包括:
- 六角螺栓: 带六角头, 这些螺栓用扳手驱动，广泛用于建筑和重型设备.
- 马车螺栓: 这些螺栓具有光滑, 圆形头部，设计用于防止插入后转动.
- 吊环螺栓: 具有环状头部, 吊环螺栓通常用于固定绳索或电缆.
螺栓具有高抗拉强度, 使它们适合固定更大或更重的材料.
洗衣机
垫圈是平的, 放置在螺母或螺栓下方的圆形金属或塑料件，以分散载荷并防止损坏被紧固材料的表面.
常见的垫圈类型包括:
- 平垫圈: 用于将紧固件的负载分散到更广泛的区域, 防止紧固件损坏材料.
- 锁紧垫圈: 旨在防止紧固件因振动而松动, 这些垫圈通常用于机械和汽车应用.
- 弹簧垫圈: 这些垫圈施加弹簧力以保持张力并防止松动.
垫圈价格便宜，但对于确保安全至关重要, 持久的连接.
铆钉
铆钉 是永久性紧固件，用于通过将铆钉插入孔并使端部变形以将材料固定在一起来连接材料.
它们通常用于航空航天等行业, 建造, 和汽车, 需要高强度连接的地方.
常见的铆钉类型包括:
- 流行铆钉: 用于无法接触到材料两面的应用, 抽芯铆钉通过特殊工具安装，使铆钉变形并将其锁定到位.
- 实心铆钉: 这些被锤击或压入到位并提供非常牢固的粘合, 常用于金属加工和造船.
铆钉非常适合高应力应用，其中永久, 需要防篡改连接.
别针
别针 用于将部件固定到位并防止部件之间的相对运动.
最常见的引脚类型包括:
- 开口销: 用于将紧固件固定到位, 常见于汽车或机械应用中.
- 定位销: 这些圆柱形销用于将零件对齐和固定在一起, 常用于木材和金属加工.
- 弹簧别针: 这些销钉施加张力以将零件紧紧固定到位，并用于多种应用, 从汽车到电子.
销钉是紧凑而强大的紧固件, 非常适合在机械负载下精确对准和固定零件.
指甲
指甲很简单, 但主要用于木结构的高效紧固件. 它们被锤子打入材料中，有多种类型, 例如:
- 普通指甲: 最基本的美甲, 用于一般建筑.
- 完成指甲: 比普通指甲小, 饰面钉用于精细的木工和橱柜, 留下小, 几乎看不见的孔.
- 布拉德指甲: 甚至比成品指甲还要小, 布拉德的指甲用于精细, 细致的工作, 例如装饰和成型.
指甲有多种用途, 便宜的, 并且易于使用, 使其成为轻型和建筑应用的首选紧固件.
锚
锚用于将物体固定在无法支撑自身负载的墙壁或表面上, 例如干墙或混凝土.
不同类型的锚包括:
- 墙锚: 常用于干墙或灰泥, 这些锚点一旦插入就会膨胀, 为螺钉或螺栓提供牢固的夹紧力.
- 混凝土锚栓: 专为混凝土表面设计, 这些锚通常由金属制成，并提供坚固的, 可靠的保持.
- 肘节螺栓: 用于空心墙, 肘节螺栓具有弹簧加载机构，可在墙后扩展以提供额外的支撑.
将重物或固定装置固定到可能无法承受重量的软材料时，锚是必不可少的.
夹子和夹子
夹子和夹具用于临时或永久固定零件, 通常用于轻质材料或软管.
示例包括:
- 喉箍: 用于将软管固定到管道配件上, 汽车, 和HVAC系统.
- 弹簧夹: 这些夹子为需要频繁安装和拆卸的部件提供快速释放功能, 例如在汽车行业.
夹子和夹子用途广泛, 提供一种快速、简单的方法来以最小的努力保护物品.
3. 紧固件的材料类型
紧固件所用的材料在决定其强度方面起着至关重要的作用, 耐用性, 以及对腐蚀等环境因素的抵抗力, 温度, 并穿.
根据这些因素为特定应用选择不同的材料.
以下是一些最常用的紧固件材料:
钢
由于其强度，钢是迄今为止最常见的紧固件材料, 多功能性, 和成本效益. 它有几种类型, 每种都有其独特的性能和应用:
- 碳钢: 碳钢紧固件坚固耐用, 使它们适合广泛的应用, 从汽车到建筑.
然而, 碳钢容易生锈, 所以它经常被涂上防腐层. - 不锈钢: 不锈钢 对腐蚀具有高度抗性, 使其非常适合在恶劣环境下使用, 例如海军陆战队, 食品加工, 和医疗行业.
不锈钢紧固件有多种等级可供选择, 和 304 和 316 是最常见的.
316 不锈钢 提供卓越的耐腐蚀性, 特别是在大量接触盐水的环境中. - 合金钢: 合金钢紧固件是通过将钢与铬等其他元素结合制成的, 钼, 和钒以增强特定性能, 例如强度和耐热性.
这些通常用于高性能应用程序, 包括航空航天和重型机械.
钢紧固件性能可靠，有多种饰面可供选择，以适应特定的环境条件.
铝
铝是一种轻质材料, 耐腐蚀材料通常用于重视减轻重量的行业中的紧固件, 例如航空航天和汽车工业.
它的好处包括:
- 轻的: 铝比钢轻得多, 使其成为重量为关键因素的应用的理想选择.
- 耐腐蚀性: 铝自然形成保护性氧化层，使其具有高度耐腐蚀性, 尤其是在户外和海洋环境中.
- 非磁性: 铝紧固件非常适合必须避免磁性的应用, 比如电子产品.
铝紧固件通常与其他材料结合使用，以在不影响强度的情况下减轻结构的整体重量.
黄铜和铜
通常选择黄铜和紫铜紧固件是因为它们具有美观性以及耐腐蚀和防锈能力.
这些材料通常用于装饰应用和耐腐蚀性很重要但不需要钢强度的环境.
- 黄铜: 黄铜紧固件防锈、防腐蚀, 使它们非常适合在海洋中使用, 管道, 和电气应用.
它们还具有出色的机械加工性能, 这使得它们适用于精密部件. - 铜: 铜紧固件具有很强的耐腐蚀性, 特别是在海洋环境中, 并具有优良的导电性, 使它们成为电气应用的理想选择.
然而, 铜比钢软，用于不需要高拉伸强度的应用.
黄铜和铜紧固件都具有良好的导热性和导电性，并且通常因其有色金属特性和美观品质而被选择.
钛
钛以其卓越的强度重量比和卓越的耐腐蚀性而闻名, 即使在极端环境下.
常用于高性能应用, 例如在航空航天领域, 医疗的, 和海洋工业.
- 高力量: 钛紧固件与钢一样坚固，但大约 45% 打火机, 使它们成为航空航天应用的理想选择.
- 耐腐蚀性: 钛能抵抗多种物质的腐蚀, 包括海水和大多数化学品, 使其适合海洋和工业应用.
- 生物相容性: 钛具有高度生物相容性, 使其成为医疗植入物和手术紧固件的首选.
虽然钛紧固件比钢贵, 它们的高强度、耐磨性和耐腐蚀性使其在关键应用中不可或缺.
塑料和尼龙
塑料和尼龙紧固件是轻型应用的理想选择, 特别是在电子等行业, 汽车, 和设备, 需要非金属紧固件的地方.
通常选择这些材料是因为它们具有绝缘性能, 耐腐蚀性, 易于安装. 关键好处包括:
- 电绝缘: 塑料和尼龙紧固件不导电, 使其非常适合电子和电气系统中的应用，其中防止导电性很重要.
- 耐腐蚀性: 与金属紧固件不同, 塑料, 尼龙在暴露于湿气或化学品时不会腐蚀, 使它们适合在各种恶劣环境下使用.
- 轻的: 塑料和尼龙紧固件均重量轻且易于操作, 使它们成为需要最小化重量的应用的理想选择.
虽然塑料和尼龙紧固件不如金属紧固件坚固, 对于强度不是主要考虑因素的应用来说，它们是一个实用的选择.
4. 紧固件的标准表面处理
紧固件的表面光洁度对于决定其性能至关重要, 耐用性, 和外观.
不同的表面处理可以提高紧固件的耐腐蚀性, 戴阻力, 和审美吸引力. 以下是紧固件最常见的表面处理:
锌电镀
锌电镀 是紧固件最常用的涂层之一. 这种电镀工艺涉及在紧固件的表面涂上一层薄薄的锌, 提供多种好处:
- 耐腐蚀性: 镀锌提供保护层，有助于防止生锈和腐蚀, 特别是在暴露于潮湿和化学品的环境中.
- 负担能力: 这是一种经济有效的保护紧固件的方法, 使其在汽车等行业广受欢迎, 建造, 和硬件.
- 耐用性: 虽然镀锌很耐用, 它对非常恶劣的环境提供有限的保护, 这就是为什么它通常用于室内和轻度腐蚀性环境.
- 外貌: 镀锌紧固件具有光泽, 银色外观, 使它们在可见应用中具有美观吸引力.
镀锌紧固件适用于大多数通用应用, 尽管它们在高腐蚀性环境中可能无法提供与其他饰面相同水平的保护.
镍镀层
镀镍是一种更先进的涂层选项，可提供增强的耐腐蚀性, 戴阻力, 和一个光滑的, 有吸引力的饰面.
镀镍有两种类型:
- 镀镍: 该过程涉及将紧固件浸入溶液中，通过化学反应沉积镍. 这会产生均匀的涂层, 即使是不规则形状的紧固件.
- 电解镀镍: 在此过程中, 将紧固件浸入镍浴中，然后充电以沉积涂层.
镍涂层的优点包括:
- 耐腐蚀性: 镀镍提供出色的防锈和防腐蚀保护, 即使在海洋和工业应用等恶劣环境中.
- 增强耐磨性: 镀镍紧固件更耐磨, 使其成为机械和汽车零部件等高应力应用的理想选择.
- 改善审美情趣: 镀镍紧固件具有光亮, 闪亮饰面，常用于装饰和高可见度应用.
镀镍紧固件通常用于功能性和美观性都很重要的应用中, 例如在电子领域, 汽车, 和海洋工业.
阳极氧化
阳极氧化 是一种电化学过程，可增厚铝紧固件表面的自然氧化层. 这种表面处理通常用于铝材，具有以下优点:
- 耐腐蚀性: 阳极氧化铝紧固件具有很强的耐腐蚀性, 使它们非常适合户外应用和高湿度或暴露于盐水的环境.
- 耐用性: 阳极氧化层非常坚硬，耐磨损, 提供持久的物理损坏保护.
- 着色选项: 阳极氧化工艺使紧固件可以染成多种颜色, 使其成为装饰用途的绝佳选择.
饰面是永久性的, 不像油漆, 随着时间的推移，它会逐渐消失.
阳极氧化通常用于航空航天等行业的紧固件, 建造, 和户外装备, 既需要功能性又需要美观的地方.
黑色氧化物
黑色氧化, 也称为 发黑 或者 黑色钝化, 是一种应用于钢铁和其他黑色金属的化学转化涂层.
它用于提供中等的耐腐蚀性和光滑的, 深色外观. 关键好处包括:
- 外观增强: 黑色氧化物赋予紧固件哑光黑色表面, 这对于需要非反射外观的应用来说是理想的.
- 耐腐蚀性: 虽然不像镀锌或阳极氧化等其他表面处理那样耐腐蚀, 黑色氧化物可提供一定的防锈和防腐蚀保护,
尤其是与密封表面的油或蜡结合使用时. - 戴阻力: 该工艺还提供温和的防磨损保护，通常用于机械和汽车应用中的紧固件.
黑色氧化物通常用于需要防锈同时保持光滑的紧固件, 低维护外观，在军事和工业领域特别受欢迎.
镀铬转化涂层
铬酸盐转化膜, 也称为 铬酸盐或阿洛丁, 通常用于铝紧固件，以提高耐腐蚀性，而不会显着改变其外观.
这种涂层提供:
- 耐腐蚀性: 铬酸盐转化涂层可有效保护铝免受腐蚀, 使它们成为航空航天的理想选择, 防御, 和海洋申请.
- 对外观影响极小: 涂层通常是透明的或略带虹彩的, 保留铝的自然颜色, 当考虑美观时这一点尤其重要.
- 电导率: 涂层保持材料的导电性, 这对于电子领域的某些应用很重要.
当铝紧固件需要保护其免受环境影响同时保持其原始外观时，通常使用铬酸盐转化涂层.
5. 紧固件规格和标准
尺寸和长度
- 尺寸: 通过紧固件杆部的直径测量, 通常以毫米或英寸为单位. 例如, 1/4 英寸螺栓的杆直径为 0.25 英寸.
- 长度: 从头部底面到紧固件尖端的距离测量. 长度对于确保正确贴合和防止材料损坏至关重要.
螺纹类型
- 粗牙螺纹: 更大的间距, 更容易安装, 并且更加宽容. 粗牙螺纹常用于木材和软质材料.
- 细牙螺纹: 更小的间距, 更强、更精确, 但安装比较困难. 细牙螺纹常用于金属和硬质材料.
- UNC (统一的国家粗糙): 用于英制尺寸紧固件的标准粗牙螺纹, 在北美广泛使用.
- 联合国 (统一的国家罚款): 用于英制尺寸紧固件的标准细牙螺纹, 在北美也广泛使用.
等级和优势
- 年级 2: 中等强度, 一般应用中常用. 年级 2 紧固件具有成本效益，适合许多日常用途.
- 年级 5: 中等强度, 适用于汽车和建筑. 年级 5 紧固件提供强度和经济性的平衡.
- 年级 8: 高力量, 用于重型应用. 年级 8 紧固件设计用于承受高负载，通常用于工业和汽车环境.
国际标准
- ISO (国际标准化组织): 紧固件全球标准, 确保不同国家和行业之间的一致性和互操作性.
- ASTM (美国测试和材料学会): 美国紧固件标准, 提供详细的规格和测试方法.
- 从 (德国标准化研究所): 德国紧固件标准, 被欧洲国家广泛认可和采用.
6. 为您的项目选择合适的紧固件
材料选择
- 耐腐蚀性: 选择不锈钢或铝等材料用于户外或海洋应用.
耐腐蚀材料确保持久的性能并减少维护需求. - 力量: 考虑承重要求，选择合金钢、钛等高强度材料.
高强度紧固件对于重型和关键应用至关重要. - 成本: 平衡高性能材料的需求与预算限制. 高强度材料提供卓越的性能, 它们的成本可能更高.
申请要求
- 承重: 确保紧固件能够承受预期负载而不会失效. 例如, 一个等级 8 螺栓可以承受比等级大得多的负载 2 螺栓.
- 抗振性: 使用锁紧螺母或螺纹锁固剂防止振动环境中松动.
抗振性在汽车和工业机械等应用中至关重要. - 环境条件: 考虑暴露在潮湿环境中, 化学物质, 和极端温度.
在恶劣环境中使用的紧固件应根据其承受这些条件的能力来选择.
负载容量
- 了解负载能力: 了解紧固件可以承受的最大载荷并避免过载.
例如, 1/4 英寸等级 8 螺栓最多可处理 13,000 磅拉伸载荷. - 安全系数: 始终包含安全系数以应对意外负载或压力.
一个常见的安全系数是 2, 这意味着紧固件应该能够承受两倍的预期负载.
正确安装
- 技术: 使用正确的工具和技术确保正确安装并防止损坏.
例如, 使用扭矩扳手可确保一致且准确的拧紧. - 预钻孔: 为螺钉预钻孔，以防止分裂并确保正确安装.
预钻孔在木材和塑料应用中尤其重要. - 紧固扭矩: 遵循制造商的拧紧扭矩规格以实现最佳性能.
适当的扭矩确保连接安全可靠.
7. 常见紧固件问题及解决方案
剥线
- 原因: 过度拧紧, 交叉线程, 或者使用了错误的工具. 螺纹脱落可能导致连接松动或失败.
- 解决方案: 使用丝锥和模具修复脱落的螺纹或更换紧固件. 定期维护和正确的安装技术可以防止螺纹脱落.
腐蚀
- 预防: 使用耐腐蚀的材料, 涂上保护涂层, 并保持环境清洁干燥.
定期清洁和检查有助于及早发现和解决腐蚀问题. - 治疗: 清洁并重新涂抹保护涂层以恢复紧固件的完整性. 在严重的情况下, 可能需要更换以确保持续的性能.
松动
- 原因: 振动, 热膨胀, 或安装不当. 松动会导致接头失效并存在安全隐患.
- 解决方案: 使用锁紧螺母, 螺纹锁固剂, 或弹簧垫圈以防止松动. 定期检查和维护有助于发现和解决松动问题.
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9. 结论
紧固件是各行业必不可少的零部件, 确保材料和零件牢固地固定到位.
通过了解不同类型, 材料, 紧固件及规格, 您可以为您的项目做出明智的决定.
无论您从事建筑工作, 汽车, 或电子产品, 选择正确的紧固件是实现耐用性的关键, 安全, 和性能.
