郭遠(yuǎn)波，毛久兵，許夢婷，李 堯

(中國電子科技集團(tuán)有限公司第三十研究所，四川 成都 611730)

不銹鋼螺釘因其不易生銹、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便，且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在電子裝備中廣泛應(yīng)用。為了不污染電子裝備，不銹鋼螺釘在裝配過程中未使用潤滑劑，因此，不銹鋼螺釘在裝配或拆卸過程中容易發(fā)生卡死現(xiàn)象[1-6]?？ㄋ廊菀自斐刹讳P鋼螺釘裝配或拆卸困難，甚至造成螺釘斷裂，需要采用切割、鉆削等破壞性手段將螺釘取出，并嵌入鋼絲螺套[7]，這將對(duì)電子裝備的生產(chǎn)和質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，因此，急需對(duì)不銹鋼螺釘卡死現(xiàn)象的影響因素展開分析，并提出預(yù)防措施。

不銹鋼螺釘卡死機(jī)理是因?yàn)椴讳P鋼螺釘牙紋表面的氧化膜在螺釘裝配預(yù)緊過程中發(fā)生破壞，使得螺紋間發(fā)生阻塞或剪切，進(jìn)而發(fā)生沾黏現(xiàn)象，隨著螺釘鎖緊，受力增大，最終導(dǎo)致不銹鋼螺釘彎曲卡死，尤其是不銹鋼緊固件之間更容易造成卡死甚至斷裂現(xiàn)象[8-9](見圖1)。本文將從不銹鋼螺釘裝配和拆卸過程涉及到的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等環(huán)節(jié)分析不銹鋼螺釘卡死因素，并提出預(yù)防措施。

1 原因分析

為了分析造成不銹鋼螺釘在裝配和拆卸過程中出現(xiàn)卡死甚至斷裂現(xiàn)象的原因，確定了不銹鋼螺釘裝配和拆卸過程中人、機(jī)、料、法、環(huán)、測中可能造成不銹鋼螺釘卡死的14個(gè)因素，并繪制了因果分析圖(見圖2)。

通過對(duì)14個(gè)因素進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研、分析，螺釘性能及裝配或拆卸參數(shù)(如螺釘擰緊力矩值和拆卸力矩值、螺釘預(yù)緊裝配角度、電動(dòng)工具速度)均可能是造成螺釘卡死甚至斷裂的主要因素，后期還需要通過試驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.1 螺釘性能檢測

隨機(jī)選擇裝配或拆卸過程中卡死率較高的M3×8型號(hào)的不銹鋼十字槽盤頭螺釘進(jìn)行化學(xué)成分、力學(xué)性能(如抗拉強(qiáng)度和破壞力矩)檢測與分析(見表1和表2)，判定其是否滿足GB/T 9074.4規(guī)格要求。利用Agilent 5100光譜儀和T-HCS500A高頻紅外碳硫分析儀進(jìn)行化學(xué)成分檢測。從送樣的不銹鋼螺釘中分別選擇4個(gè)螺釘測量其破壞力矩和抗拉強(qiáng)度。根據(jù)國標(biāo)GB/T 3098.6—2014《緊固件機(jī)械性能 不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》第5章節(jié)和第6章節(jié)進(jìn)行判定，化學(xué)成分和力學(xué)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求[10-11]。

表1 M3×8不銹鋼螺釘化學(xué)成分檢測結(jié)果

表2 M3×8不銹鋼螺釘力學(xué)性能檢測結(jié)果

1.2 螺釘裝配或拆卸參數(shù)

為了確認(rèn)螺釘裝配或拆卸參數(shù)對(duì)不銹鋼螺釘卡死或斷裂的影響，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)方案如下：在6 mm厚的不銹鋼板材上加工M3的螺紋通孔，裝配力矩值分別選擇8.0和10.0 kgf·cm，裝配角度分別為非90°(小角度傾斜)和90°；裝配速度分別為高速檔和低速檔；拆卸方案均為90°拆卸，針對(duì)不同力矩值和速度分為3種：高速拆卸、低速拆卸和低速大力矩松動(dòng)后停頓再拆卸。高速和低速拆卸力矩刻度值與裝配力矩刻度值一致，低速大力矩值為12 kgf·cm(見表3)。M3×8不銹鋼螺釘非90°裝配如圖3所示。

表3 不銹鋼螺釘裝配/拆卸參數(shù)表

表4為不銹鋼螺釘?shù)谝淮晤A(yù)緊裝配和拆卸的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，螺釘在非90°裝配中，均會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。當(dāng)裝配力矩值為8.0 kgf·cm時(shí)，高速檔裝配的卡死率為5%，低速檔卡死率為1.7%，高速檔的卡死率高于低速檔的卡死率；當(dāng)裝配力矩值為10.0 kgf·cm時(shí)，高速檔裝配的卡死率為3.3%，低速檔卡死率為6.7%，低速檔的卡死率高于高速檔的卡死率。對(duì)完成裝配的不銹鋼螺釘按照表3進(jìn)行拆卸，均未出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。同時(shí)，參照表3的不銹鋼螺釘?shù)难b配/拆卸參數(shù)，在90°裝配角度時(shí)，均未出現(xiàn)不銹鋼螺釘卡死現(xiàn)象。在不銹鋼板材上又進(jìn)行了多次的非90°預(yù)緊裝配和拆卸的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在預(yù)緊裝配和拆卸過程中均會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，且卡死率隨著裝配次數(shù)增加而增加。

表4 不銹鋼板材非90°裝配與90°拆卸卡死率

參照表3在不銹鋼板材上進(jìn)行多次的90°預(yù)緊裝配和拆卸時(shí)，均未出現(xiàn)不銹鋼螺釘卡死現(xiàn)象。因此，認(rèn)為不銹鋼螺釘卡死原因?yàn)樵谘b配時(shí)，螺釘與螺紋孔不垂直，螺紋之間受力不均，產(chǎn)生了相互的擠壓力，并破壞了表面的氧化層，產(chǎn)生黏著磨損，從而造成不銹鋼螺釘?shù)目ㄋ馈?/p>

為了避免操作人員因?yàn)槠谠蛟斐煞钦Ｑb配動(dòng)作，尤其是非90°預(yù)緊裝配，可采用螺釘裝配工裝來保證螺釘預(yù)緊裝配過程中的垂直度(見圖4)。

2 預(yù)防方法

不銹鋼螺釘卡死甚至斷裂現(xiàn)象，雖屬于小概率事件，但可對(duì)電子裝備的生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。本文根據(jù)不銹鋼螺釘卡死機(jī)理及試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)電子裝備的不銹鋼螺釘裝配卡死現(xiàn)象提出的預(yù)防措施如下。

1)控制裝配角度。從上述試驗(yàn)可知，不銹鋼螺釘非90°裝配是造成螺釘卡死的主要原因。操作人員每天從事大量的螺釘裝配任務(wù)，難免存在精力有限，注意力不集中，造成螺釘傾斜裝配情況?？衫寐葆敶怪毖b配工裝來保證螺釘裝配角度，杜絕人員非合格裝配動(dòng)作。

2)控制裝配速度。降低預(yù)緊和拆卸速度，可降低螺紋牙間的溫度，從而減輕黏著磨損，降低不銹鋼螺釘裝配發(fā)生卡死的幾率。目前，電動(dòng)裝配工具多為恒定轉(zhuǎn)速(高速或低速)，利用裝配速度可分段控制裝配工具，合理控制裝配速度，并保證裝配效率。

3)螺紋表面質(zhì)量檢驗(yàn)和管控。若螺紋表面有異物或牙型粗糙，會(huì)增加摩擦力，同樣會(huì)造成螺釘?shù)目ㄋ?。?yīng)做好螺紋孔清洗工作，保證螺紋牙型間潔凈無金屬屑末；螺孔加工工具應(yīng)進(jìn)行定期校準(zhǔn)，不滿足要求應(yīng)進(jìn)行報(bào)廢，保證螺紋表面質(zhì)量。

3 結(jié)語

不銹鋼螺釘在電子設(shè)備中應(yīng)用廣泛，本文從螺釘卡死現(xiàn)象出發(fā)，綜合分析了造成螺釘卡死現(xiàn)象的原因，發(fā)現(xiàn)非90°裝配造成了螺紋之間受力不均，產(chǎn)生擠壓力，破壞了表面的氧化層，產(chǎn)生黏著磨損，從而造成不銹鋼螺釘?shù)目ㄋ?。為了避免不銹鋼螺釘卡死問題，應(yīng)積極采取預(yù)防措施，降低螺釘?shù)目ㄋ缆剩ＷC電子設(shè)備的正常生產(chǎn)與交付。