劉前峰，鄭高峰，王文超，韋波，金宏，劉樂，周為，楊保健，萬志慧

河南航天精工制造有限公司，河南省緊固連接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南信陽 464000

1 序言

鋁鎂合金具有耐腐蝕、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于發(fā)動機(jī)殼體制造。由于鋁鎂合金材質(zhì)硬度低，螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)中內(nèi)螺紋損傷嚴(yán)重，因此在聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，多使用螺紋襯套對內(nèi)螺紋進(jìn)行保護(hù)。近年來，歐美國家開發(fā)出一種在普通螺紋襯套的基礎(chǔ)上，增加了鎖緊防松機(jī)構(gòu)的新型緊固件——帶鍵鎖緊螺套，其內(nèi)、外螺紋的防松特性，對發(fā)動機(jī)的可靠服役、延長箱體螺紋壽命具有重要意義。帶鍵鎖緊螺套作為目前一種有效、快捷和經(jīng)濟(jì)的內(nèi)螺紋增強(qiáng)、修復(fù)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于鋁鎂合金鑄造箱體的螺紋孔，可明顯提高螺紋聯(lián)接的防松性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效解決了內(nèi)螺紋強(qiáng)度低、防松性能差以及易損壞的問題。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

帶鍵鎖緊螺套如圖1所示，由鎖緊螺套、銷鍵組成。按鎖緊位置可分為中間鎖緊型帶鍵螺套（見圖1a）和端頭鎖緊型帶鍵螺套（見圖1b）。鎖緊螺套如圖2所示，由鎖緊結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外螺紋同心體和鍵槽區(qū)組成。外螺紋用于螺套與基體之間的聯(lián)接，內(nèi)螺紋與螺栓、螺釘及螺柱等產(chǎn)品聯(lián)接，鍵槽區(qū)用于安裝銷鍵。中間鎖緊型螺套結(jié)構(gòu)如圖2a所示，端頭鎖緊型螺套結(jié)構(gòu)如圖2b所示。銷鍵如圖3所示，由鍵舌和鍵柄組成。鍵舌預(yù)先裝入螺套鍵槽內(nèi)，鍵柄外置，裝配時起扳擰作用。螺套旋入基體后，將銷鍵完全錘擊到基體內(nèi)，銷鍵與基體內(nèi)螺紋發(fā)生干涉，使得螺套牢固地固定在基體螺孔內(nèi)。其中鍵柄結(jié)構(gòu)設(shè)計成“V”形，可容納塑性變形的螺牙屑，有利于裝配。設(shè)計時可以根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格大小，調(diào)整銷鍵數(shù)量。螺套內(nèi)螺紋與擰入的螺栓等組成具有防松效果的螺紋副，該螺紋副的防松主要來自內(nèi)螺紋收口，產(chǎn)生塑性變形后，與螺栓等螺紋形成干涉摩擦，產(chǎn)生自鎖。

圖1 帶鍵鎖緊螺套

圖2 鎖緊螺套

圖3 銷鍵

螺套螺紋主要有美制螺紋和MJ螺紋兩種，外螺紋選用精度主要有2A、5h6h或4h6h三種，內(nèi)螺紋選用精度主要有3B和4H5H兩種。美制螺紋和MJ螺紋通過采用加大螺紋牙底圓弧半徑的方式，提高螺紋的抗疲勞強(qiáng)度，主要用于航空和航天產(chǎn)品。

3 選材及處理

該系列產(chǎn)品選材有高溫合金（A286/YZGH2132）和馬氏體沉淀硬化型不銹鋼（17-4PH）。高溫合金具有良好的抗氧化、抗熱腐蝕和抗疲勞性能，以及優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，可在600～1200℃高溫下保持正常工作。17-4PH馬氏體沉淀硬化型不銹鋼強(qiáng)度高，同時又具有良好的塑性、韌性、耐蝕性和可加工性，可應(yīng)用于要求具有抗氧化性，耐弱酸、堿和鹽腐蝕且強(qiáng)度高的工況，目前在歐美航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)也得到迅速普及。

產(chǎn)品經(jīng)熱處理強(qiáng)化后，硬度為36～42HRC。表面處理方式均為鈍化+涂MoS2，在提高產(chǎn)品耐蝕能力的同時，干膜潤滑劑MoS2的使用減少了螺紋副間的摩擦力，降低了安裝時螺紋咬死的機(jī)率。

4 技術(shù)指標(biāo)

該系列產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)有鎖緊性能、抗扭試驗(yàn)、抗拔試驗(yàn)、抗拉試驗(yàn)、硬度及冶金特性（含裂紋、折疊和螺紋缺陷等）共六項。

鎖緊性能是檢測產(chǎn)品在反復(fù)使用后鎖緊結(jié)構(gòu)防止螺紋聯(lián)接松動的能力?？估囼?yàn)是檢測產(chǎn)品軸向承載能力，在載荷作用下，不應(yīng)產(chǎn)生斷裂或任何其他破壞?？拱卧囼?yàn)和抗扭試驗(yàn)分別檢查產(chǎn)品抵抗從箱體被拔出的力值和抵抗轉(zhuǎn)動的力矩。

5 加工工藝

（1）外螺紋的加工 螺套外螺紋為滾壓而成。這種加工工藝的好處在于螺紋形成了連續(xù)的金屬流線，提高了螺紋的抗拉載荷和疲勞壽命；同時，一次滾壓成形可以很好地保證螺紋精度和表面粗糙度。

（2）內(nèi)螺紋的加工 螺套內(nèi)螺紋為絲錐攻制而成。采用專用的工裝夾具，選用氮鋁鈦涂層的先端絲錐攻制內(nèi)螺紋，保證了內(nèi)螺紋與外螺紋的同軸度，提高了螺紋的表面質(zhì)量。

（3）燕尾槽的加工 螺套的燕尾槽采用線切割加工。使用φ0.2mm鉬絲以慢走絲的方式加工，可減少割槽后電流對槽表面的燒蝕；同時為保證槽內(nèi)的表面粗糙度，線切割后采用專用刀具去除燒蝕層。

6 螺套的安裝

（1）安裝孔的加工 根據(jù)螺紋的規(guī)格以及箱體材料，確定安裝孔尺寸；按產(chǎn)品圖樣標(biāo)示的位置，采用鉆孔等方式制出螺紋底孔，注意鉆孔深度，保證攻螺紋后螺紋的有效長度符合要求，然后使用螺旋槽絲錐或擠壓絲錐加工內(nèi)螺紋。

（2）安裝步驟 帶鍵螺套的安裝過程如圖4所示，具體為：①采用相應(yīng)規(guī)格鉆頭加工底孔。②采用锪鉆進(jìn)行锪孔。③采用和螺套外螺紋相同規(guī)格的螺紋絲錐加工螺紋。④采用專用螺套安裝工具將螺套擰入加工好的箱體螺紋中。⑤將銷鍵錘擊到箱體螺紋孔內(nèi)。⑥退出安裝工具，螺套安裝完畢。

圖4 帶鍵螺套的安裝過程

7 維修措施

螺套經(jīng)過反復(fù)使用后，螺紋產(chǎn)生磨損，當(dāng)精度不符合要求時，需要更換已安裝的螺套；或者螺套安裝失敗后，可以使用專用拆解工具進(jìn)行拆除。螺套的拆解過程如圖5所示，具體為：①用鉆頭除掉銷鍵間的螺套材料。②取出銷鍵。③取出螺套剩余材料（注意不要碰壞基體的螺孔）。④用相同的螺套裝入原來的孔中。

圖5 螺套的拆解過程

8 結(jié)束語

帶鍵螺套代替了鎖片與普通螺母的組合，便于安裝且防松性能好，使用壽命長。不僅可簡化發(fā)動機(jī)的裝配和分解，提高工作可靠性，而且對保證發(fā)動機(jī)的總體性能起到積極作用。