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紧固件行业概览:应用、材料、设备

我们继续研究使用紧固件的不同行业。 4 月,我们介绍了一般紧固件信息和用于热处理紧固件的设备。我们讨论了航空航天和医疗行业,这篇文章从我们停止的地方开始。

 

紧固件应用与其所服务的行业一样多样化。在本文中,我们将介绍汽车、建筑、采矿、船舶、石化、核能和专业应用。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]

紧固件在汽车行业的使用
据估计,仅汽车行业就使用了 25-350 亿个紧固件。该制造部门在北美的销量继续超过 14.5-1550 万辆。汽车市场份额(截至 2012 年)划分如下:通用 17.9%(增长 3.7%)、福特 15.5%(增长 4.7%)、克莱斯勒 11.4%(增长 21%)、丰田 14.4%、本田 9.8% 和现代/起亚为 8.7%。

钢和不锈钢,包括双相钢和奥氏体钢(在线表 1 和 2-4)以及塑料紧固件在汽车领域占据主导地位。这四个表格总结了各种汽车应用中使用的材料类型,仅出现在本文的在线版本中。许多紧固件都经过电镀或涂层处理,以提高防腐蚀能力。

紧固件在建筑行业的使用
紧固件是建筑结构载荷路径中的关键环节。它们提供结构完整性,并且是地震和风荷载下能量耗散的主要点。建筑紧固件通常被归类为那些用于固定建筑材料的紧固件,并且可以归类为商品紧固件或特定任务的紧固件。典型应用包括:

屋顶(平的,倾斜的)
甲板(钢、木、复合材料)
桥梁(梯形甲板、多梁、悬挂)
建筑物(住宅、商业、摩天大楼)
典型的例子包括水泥板螺钉、干墙螺钉、针尖螺钉、户外螺钉、夹杆螺钉、自钻螺钉和木工螺钉。钢(表 5)和不锈钢紧固件常用于建筑行业。

紧固件在采矿业中的使用
采矿和挖掘行业对紧固件的一个关键要求是它们的抗振和抗腐蚀能力。振动输送机、破碎和粉碎设备、采矿机械、铁路车辆和物料搬运设备是振动是一个重要问题的应用示例,需要设计紧固件使其在使用中不会“退缩”(图) . 3).此外,腐蚀和/或开裂通常涉及与氢致开裂(又名氢脆)相关的采矿紧固件,通常以应力腐蚀开裂 (SCC) 或硫化物应力开裂 (SSC) 的形式出现。

采矿业中使用的紧固件类型非常多样化,包括螺栓(例如,锚、眼、结构、摆动)、杆(例如,升降机、岩石、系带、下垂)、垫圈、螺母和板。材料包括碳钢和合金钢、建筑钢和不锈钢。

紧固件在船舶工业中的使用
船舶工业实际上是由紧固件连接在一起的,这些紧固件旨在承受它们所暴露的极端恶劣和腐蚀性环境。螺栓、螺钉、垫圈、锁紧垫圈、蝶形螺母、开口环和板条钉只是用于码头和坡道、船舶、坦克、绞车和水下建筑项目的众多海洋建筑紧固件中的一部分。

由于紧固件通常比它们所支撑的部件小得多,因此紧固件通常必须更耐腐蚀。因此,需要仔细选择和控制热处理工艺,以免对耐腐蚀性或其他重要的物理或机械性能产生负面影响。

此外,由于紧固件材料通常与被连接的部件不同,电偶腐蚀是一个主要问题。如果紧固件对结构的其余部分是阳极,相对尺寸效应可能会在短时间内导致紧固件严重腐蚀和退化。螺母或螺栓的故障可能会导致灾难性的后果。

有许多适用于船舶服务的铜合金,包括铜、铜镍、青铜(铝和硅青铜)、黄铜和铜铍。对于海水系统,通常首选铜镍和铝青铜,尽管其他铜合金用于船舶服务并具有其特定优势。铜合金与其他金属的不同之处在于,它们具有固有的高抗生物污损能力,尤其是大污损能力,无需防污涂层或水处理。