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紧固件行业概况

紧固件应用与其所服务的行业一样多样化,主要由航空航天、建筑和汽车行业推动,石化、核能、医疗、海洋和采矿是重要的利基市场。据估计,仅在美国就有大约 350 家制造工厂每年生产超过 2000 亿个紧固件。 [1]

 

紧固件材料还涵盖从黑色金属到有色金属材料的范围,包括钢、不锈钢、工具钢、铝、钛和异国情调的特殊等级。涂层也很常用,包括锌、镉、镍、镀锌(热浸、渗锌)、磷酸盐和 PTFE(聚四氟乙烯)涂层等等。

热处理在紧固件的制造中起着至关重要的作用,以使其达到所需的性能特性。热处理通常在成型工艺之后和任何涂层或精加工工艺之前进行,无论是在自营车间还是在商业车间。有效热处理钢紧固件所需的设备包括控制良好的气氛炉,带有温度控制、气氛控制、淬火槽和清洁设备。这种设备通常需要大量的资本支出以及持续的维护成本。

紧固件的热处理系统有多种形状和尺寸,但它们都有一个共同点——灵活性,或“按需”生产大量或少量紧固件的能力。生产批次小至 4.5 公斤/小时(10 磅/小时)和大至 4,535 公斤/小时(10,000 磅/小时)或更多的情况并不少见。

钢紧固件最常见的热处理包括来料退火、完全或选择性硬化以及表面硬化,例如碳氮共渗和渗碳。表面深度较浅,通常为 0.0038-0.038 毫米(0.0015-0.015 英寸),指定范围为 0.127 毫米(0.005 英寸)。根据工程要求,淬火介质从盐水、水、聚合物、油和熔盐中运行。不锈钢和许多有色金属紧固件都经过固溶热处理和时效硬化。

 

紧固件市场
世界工业紧固件市场代表了一个价值 670 亿美元的产业,分为亚洲 (38.2%)、欧洲 (25.3%)、北美 (21.9%) 和世界其他地区 (14.6%)。[1]其中,亚洲市场由中国(14.8%)和日本(10.1%)主导。汽车、航空航天和能源领域增长强劲。基于快速的全球工业化和对耐用品的需求不断增长,预计该行业将在不久的将来继续增长。

 

全球行业增长

紧固件需求旺盛。航空航天工业是目前紧固件的最大用户,占总市场的30%以上。展望未来,根据全球最近的活动,建筑业对紧固件的使用有望超过航空航天。从 2012 年到 2018 年,建筑行业对紧固件的使用预计将以略高于 9% 的复合年增长率增长。 [2]其他 OEM 细分市场(例如金属制品、电子/电气)在过去几年也表现出强劲增长。预计未来五年汽车行业也将继续保持高于平均水平的增长。

亚太地区是去年工业紧固件需求量最高的地区,预计到2018年将占到45%以上的市场份额。这一趋势是由于工业化快速和有利的经济条件等因素,预计将提振市场需求。对耐用品和其他制造和开发活动的需求。

 

紧固件应用
紧固件的热处理也是高度应用和行业特定的。以下是主要市场的一些亮点。

 

航天工业

航空航天应用(图 1)包括飞机(有人和无人驾驶、固定和柔性翼)、旋翼机(直升机、旋翼机)和航天器(航天飞机、空间站、卫星)。

紧固件是所有这些应用中使用的最关键的组件之一,需要满足最苛刻的性能特征。航空航天工业中的紧固件类型非常多样化,包括螺钉、铆钉、螺栓、螺母、销、轴环和垫圈。

航空航天紧固件(图 2)在真空中的固溶退火和老化是热处理的一个例子。 Carpenter Customâ 630 (17Cr-4Ni) 不锈钢紧固件是一种具有高强度和优异耐腐蚀性的马氏体沉淀/时效硬化不锈钢,使用以下循环进行加工:

第一步:固溶热处理

1. 泵送至 10-4 托范围

2. 加热到 1040°C (1900°F)

3. 保持 30 分钟(基于工作负载热电偶)

4. 在氮气中淬火至 32°C (90°F)

5. 卸载

第 2 步:时效硬化

1. 加载炉子并抽真空至中等 10-5 托范围

2. 加热至 480°C (900°F)