钢丝螺套,是一种新型的螺纹紧固件,是由高强度、高精度、表面光洁的具有菱形截面的不锈钢丝精确加工而成的一种弹簧状内外螺纹同心体。是为保护有色金属螺纹孔而发展的嵌入物,将其旋入并紧固在被连接件之一的螺纹孔中,形成符合国际标准内螺纹,形状类似于螺旋弹簧,具有较高的硬度及较好的表面粗糙度。分为普通型和锁紧型两种,锁紧型是在普通型的基础上增加一圈或几圈锁紧圈。钢丝螺套嵌入铝、镁合金、铸铁、玻璃钢、塑料等低强度的工程材料的螺纹孔中,具有连接强度高,抗震、抗冲击和耐磨损的功能,能分散应力保护基体螺纹,大大延长基体的使用寿命。另外,钢丝螺套还可以在原基体上的螺纹脱扣或乱牙时,作为修复手段,而不致造成整个基体报废,并且维修方便,快速经济。 一、钢丝螺套基本介绍 钢丝螺套,又称螺纹丝套,英文称为 Wire thread insert ,是一种新型的螺纹紧固件,分为普通型和锁紧型两种,是由高精度菱形截面的不锈钢丝精确加工而成的一种弹簧状内外螺纹同心体。锁紧型是在普通型的基础上增加一圈或几圈锁紧圈。钢丝螺套嵌入铝、镁合金、铸铁、玻璃钢、塑料等低强度的工程材料的螺纹孔中,能形成标准的M,MJ螺纹,具有连接强度高,抗震、抗冲击和耐磨损的功能,具有较高的硬度和表面粗糙度。并能分散应力保护基体螺纹,大大延长基体的使用寿命。另外,钢丝螺套还可以在原基体上的螺纹脱扣或乱牙时,作为修复手段,而不致造成整个基体报废,并且维修方便,快速经济。 二、钢丝螺套性能特点 钢丝螺套作为一种螺套紧固件,其预装后的内螺纹与普通螺纹相比,具有明显的优势: 1、延长使用寿命:由于钢丝螺套是不锈钢材料,具有较高硬度,使较软的基件螺纹寿命增加几十到几百倍;增加了其强度,也避免了脱扣,乱扣现象的发生。 2、增强螺纹连接强度:应用于铝镁等软低强度合金材料,能有效增强螺纹的连接强度,铝型材的普通内螺纹,其最大的抗拉强度为1394N,而预装钢丝螺套的内螺纹,其最小抗拉强度可达2100 N[1]。 3、增大受力面:可用于要求有强连接而又不能增加螺孔直径的薄体机件。 4、改善连接条件,增加螺纹连接的承载力和抗疲劳强度:由于钢丝螺套是弹性紧固件,使用钢丝螺套可以消除螺钉与螺孔之间的螺距和牙型偏差,使载荷均匀分布,从而提高了螺纹连接的承载能力和抗疲劳强度。 5、防锈死:钢丝螺套材料本身的特性和其表面极光滑,在潮湿、腐蚀等恶劣环境中使用,不会使配合的基体锈死,避免了因螺纹孔锈死无法拆卸而更换昂贵基体的损失。可用于化工、航空、军事设备等要求高保险系数的场合。 6、耐磨、耐热、耐腐蚀:由于钢丝螺套表面光洁度极高,能有效的减少内外螺纹间的摩擦力,其材料本身更是具备了耐高温,耐腐蚀的特性。可用于经常拆卸、安装的机件和经常旋动的螺孔内,延长其使用寿命。 7、抗震、防松脱:锁紧型螺套的特殊构造在强烈的震动和冲击环境中能将螺钉锁紧于螺孔中,不会松脱,其锁紧性能优于其他锁紧装置。可用于仪器仪表、精密贵重的动力设备、以及航天、航空、军事设备等要求高保险系数的场合。 8、便于维修:在出现螺纹加工错误或对己损坏的内螺纹修复时,使用钢丝螺套可使基体起死回生,并可以使用原来的螺钉,既快速又经济。简单举例,如柴油机机体、纺织专件、各种铝机件、车床刀台等会因一个螺孔损坏而报废,只要将其重新攻丝,安装螺套,废件即起死回生。 9、转换:利用钢丝螺套进行公制←→英制←→国际标准螺纹孔的转换,非常方便、快捷、经济、实用,适用于任何进、出口产品。 三、钢丝螺套安装工具 安装钢丝螺套需使用钢丝螺套专用工具,主要包括钢丝螺套专用丝锥、钢丝螺套安装扳手、冲断器、卸套器和钢丝螺套内螺纹底孔塞规,其中,丝锥用于加工钢丝螺套的安装螺纹底孔,安装扳手用于钢丝螺套的安装,冲断器用于安装尾柄的冲断,卸套器用于螺套的拆卸,底孔塞规用于安装底孔的检验。 1、底孔丝锥: 又称螺套丝锥,用于钢丝螺套安装内螺纹的加工,由于钢丝螺套的外螺纹是一种非标的螺纹,所以这种丝锥和普通的M丝锥在尺寸上是有区别的。 2、安装扳手: 钢丝螺套安装扳手用于钢丝螺套在螺纹底孔内的安装,其基本原理是使钢丝螺套通过一段引导螺纹,迫使钢丝螺套外径收缩,以便顺利装入底孔,分为手动型和自动型两种。 3、冲断器: 冲断器的目的主要是折断钢丝螺套的安装柄,特别是对于通孔来说,安装柄是必须要冲断的。 4、卸套器: 卸套器用于取出安装在基体螺纹孔中的钢丝螺套,对于长时间使用需要更换的螺套,以及由于安装不到位或者在安装过程中产生螺纹跳扣等现象而需要取出时使用。 5、底孔塞规: 底孔塞规主要用于钢丝螺套安装内螺纹底孔的检测,钢丝螺套安装后,所形成的内螺纹精度取决于钢丝螺套的型面制造公差和钢丝螺套内螺纹底孔的公差。 五、钢丝螺套分类 1)按钢丝螺套使用功能分类 A、普通型螺纹丝套(Helicoil Free-Running Inserts) 标记“FR” B、锁紧型螺纹丝套(Helicoil Screw Lock Inserts) 标记“SL” (2)按钢丝螺套材料分类 A、Cr-Ni不锈钢材料:通过强度和材料的组合,在通常情况下使用,在轻微型结构、铝合金结构、海水、含氯液体、增加抗腐蚀性下使用。 B、铜合金材料:在要求用铜的情况下或经常调节转动的螺纹连接时使用;在要求用于导电或自润滑等情况时使用。 C、高温合金材料:温度在500——750℃时耐热使用;对宇航装配技术、飞机发动机、内燃机涡轮压气机在750℃内作业时使用。 (3)按钢丝螺套的螺纹体制分类 A、国际标准ISO“M,MJ”系列钢丝螺套螺纹系列标记“M”,“MJ”;火花塞螺纹(Spark plug Thread)丝套在此系列 B、统一螺纹“UN”系列钢丝螺套(UNIFIED Thread Series)粗牙螺纹标记“UNC”,细牙螺纹标记“UNF”,超细牙螺纹标记“UNEF” C、非螺纹密封的管螺纹(British Standard Pipe Thread)螺纹标记号为“G” (4)按钢丝螺套的旋转方向分类 A、右旋钢丝螺套 B、左旋钢丝螺套 (5)按钢丝螺套安装柄有无分类: A、有安装柄钢丝螺套 B、无安装柄钢丝螺套 (6)按钢丝螺套表面有无镀层分类 A、表面无镀层钢丝螺套 B、表面有镀层钢丝螺套 如:镀银、镀镉等。 六、钢丝螺套应用特点 (1)自由状态下的钢丝螺套直径比其装入的螺孔直径稍大,装配时使钢丝螺套受专用扳手扭力从而使其直径变小,进入已经用专用丝锥攻好丝的螺孔中,装好以后,钢丝螺套产生类似弹簧膨胀的作用,使其牢固的固定在螺纹孔内,而永远不会随螺钉的拧出而带出来。 (2)增加螺纹连接的承载能力和疲劳强度:钢丝螺套使螺钉与安装钢丝螺套的内螺纹孔之间形成弹性连接,因而消除了内外螺纹之间的螺矩和牙型半角误差,可在规定的长度上使每圈螺纹上负荷均匀分布,从而加强了内螺纹,并能减振,因此可以提高零件螺纹连接的疲劳强度。 (3)耐磨:钢丝螺套由极硬的冷轧不锈钢丝精确绕制而成的,螺旋面硬度可达HRC43~50,似镜的表面(光洁度可达2~4μm)减少了磨擦和磨损,可使螺钉上由磨擦而产生的扭力减少90%,从而用最小的旋紧螺钉力矩得到最大予紧力矩和螺钉拉力,防止螺钉松脱,使各种材质的螺钉处于最佳使用状态。 (4)耐腐性:由于不锈钢丝螺套优良的抗腐蚀性能,使之能够在多种材料和通常环境条件下确保其性能,使用钢丝螺套的组合件不会滞住和锈结。 (5)耐热:钢线螺套在高温下可以阻止螺纹连接卡死或擦伤。 (6)节省材料:与普通标准内螺纹相比,在同样的强度条件下,使用钢丝螺套后,为了尽可能好的利用屈服极限,可选用尺寸较小,强度较高的螺钉,这样就可以大量的节约材料,减轻重量和缩小体积。 (7)锁紧型钢丝螺套能把螺钉锁紧在螺纹孔中,在受振和冲击时,可使螺钉不致松扣脱落,比通常锁紧装置工艺性能好。锁紧钢丝螺套具有多次拆装而不降低螺纹的扭矩,而且还具有较高的再使用性。 七、钢丝螺套的标记方法 ◆规格标记法: 1. 按国内生产钢丝螺套标记法: (1)ST(普通型) ST d(直径) p(螺距)-nd (2)ZST(锁紧型) ZST d(直径) p(螺距)-nd (3)ZGST(高温锁紧型)ZGST d(直径) p(螺距)-nd 2. 按国外生产钢丝螺套标记法: (1) FR( 普通型 ) MD (直径)× P (螺距) -nD ( 直径 ) (2)SL( 锁紧型 ) MD (直径)× P (螺距) -nD ( 直径 ) ◆ 标准标记法: D( 直径 ) × P( 螺距 ) × N或W( 自由状态下钢丝螺套圈数 ) 注:钢丝螺套国内各个标准对钢丝螺套的标记法都有具体的规定,详见各个标准。 八、钢丝螺套应用范围 钢丝螺套经过在产品上的长期工作考验,结构可靠,性能优良,使用方便。可应用于各行业的产品零件上,对于需要提高内螺纹连接强度和预先防止内螺纹损坏的产品,钢丝螺套都是理想的用品,目前在航空航天、船舶工业、汽车工业、五金电子、各种机械等领域都得到了广泛的使用。
九、钢丝螺套的装配过程
1、钻孔 根据规格使用对应的标准钻头钻孔 , 钻孔深度大于或等于钢丝螺套安装深度;注意不要将孔钻成锥形 , 切屑不要掉入。钻孔后锪孔不应超过 0.4 螺距深度 , 因为锪孔过大不利于钢丝螺套的旋入。 2、攻丝 使用标有规定螺纹规格的钢丝螺套专用丝锥攻丝 , 攻丝的长度必须超过钢丝螺套长度 , 对于通孔 , 要全部攻丝 ; 攻丝的精度决定最终标准内螺孔的公差带 , 使用者要适当地选择攻丝方法和润滑 , 盲孔攻丝要适当用力 , 以防折断丝锥。攻丝后 , 螺纹孔应清理 , 一般用压缩空气喷枪吹 , 盲孔时还应使用带径向孔的长喷枪自下而上清理 , 也可以用清洗的方法清理螺纹孔。螺纹孔精度高时 , 应用专用钢丝螺套底孔塞规进行检查。 3、安装 在一般情况下应用手工安装器进行钢丝螺套安装。钢丝螺套放入安装工具内 , 使安装柄嵌入导杆槽内转动安装工具手柄使钢丝螺套旋入螺孔 , 并使其距表面留有 0.25-0.75 圈空螺纹。 少量安装钢丝螺套时和 M14×2 以上粗牙钢丝螺套安装时可采用 “T ”型开槽或螺纹头简易工具安装 , 并注意不要在钢丝螺套安装柄上施加较大的轴向力以防 “ 乱扣 ” 。钢丝螺套安装后 , 为检查所形成的标准内螺纹孔精度等级 , 可用相应的级别塞规检验。 4、去柄 对有折断槽的钢丝螺套,旋入螺孔后应将安装柄去除,需用去柄工具。通孔时 , 要将钢丝螺套安装柄折断 , 一般用冲断器对准安装柄 , 用 200g 左右的榔头猛打一下即可去除 , 对于 M18×2.5 以上的粗牙钢丝螺套和 M14×1.25 以上的细牙钢丝螺套 , 用尖嘴钳上下弯曲安装柄就能折断。然后将断下来的安装柄从螺孔中取出即可。 注意:若用自动冲断器只需用自动冲断器的冲头对安入底孔的钢丝螺套适当用力一按便可冲断安装柄
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钢丝螺套安装过程
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