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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 1/14 [打印本頁(yè)]

作者: 達(dá)文中 時(shí)間: 2019-10-21 09:24
標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 1/14
本帖最后由達(dá)文中于 2019-10-21 09:26 編輯

微信公眾號(hào)：達(dá)文中 | 文章編號(hào)：2019-006（總：第6篇）| 發(fā)布時(shí)間：2019.10.21

堅(jiān)持原創(chuàng),，分享機(jī)械-英語(yǔ)相關(guān)知識(shí),！

前言

在第5篇公眾號(hào)文章中我提到

這份名為Fastener Design Manual 的文件,，由RichardT. Barrett 在1990發(fā)表在NASA Reference Publication上，編號(hào)1228,。總共100頁(yè),，其中前39頁(yè)是正文,，后面是附錄。計(jì)劃等有時(shí)間再把很有參考價(jià)值的前39頁(yè)翻譯出來(lái),。
達(dá)文中,，公眾號(hào)：達(dá)文中鎖緊彈簧墊圈其實(shí)起不到鎖緊作用？

設(shè)計(jì)手冊(cè)的內(nèi)容目錄,，正文部分共2章14小節(jié)：

簡(jiǎn)單摟了一眼,，我覺(jué)得這份手冊(cè)對(duì)于機(jī)械工程師來(lái)說(shuō)有很好的借鑒意義，于是利用業(yè)余時(shí)間逐章逐節(jié)逐句翻譯,。計(jì)劃分14篇文章發(fā)布,，此文為第1篇。

正文

NASA

美國(guó)國(guó)家航空航天局參考出版物 1228 - 1990年

美國(guó)國(guó)家航空航天局 - 行政管理辦公室 - 科學(xué)和技術(shù)信息部

緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè)

Fastener Design Manual

[原著]

理查德·T·巴雷特 - 劉易斯研究中心 - 俄亥俄州,，克利夫蘭

[翻譯]

微信公眾號(hào)：達(dá)文中

修正說(shuō)明

本手冊(cè)描述了可用于腐蝕控制的各種鍍層,，包括鍍鎘和鍍鋅。它沒(méi)有提到由這些金屬的相對(duì)較高的蒸汽壓引起的排氣問(wèn)題,。緊固件手冊(cè)主要是為航空應(yīng)用而編寫(xiě)的,，在航空應(yīng)用中排氣通常不是典型的考慮因素。

2008年6月17日發(fā)布

概要

本手冊(cè)是為設(shè)計(jì)工程師編寫(xiě)的,，使他們能夠?yàn)樽约旱脑O(shè)計(jì)選擇合適的緊固件,。主題包括緊固件材料選擇、鍍層,、潤(rùn)滑劑,、腐蝕、鎖定方法,、墊圈,、嵌件、螺紋類(lèi)型和類(lèi)別,、疲勞載荷和緊固件扭矩。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一節(jié)包括了扭矩公式的推導(dǎo),、緊固件組上的載荷,、同時(shí)發(fā)生的剪切和拉伸載荷、螺紋孔的拔出載荷,、握柄長(zhǎng)度,、頭部樣式和緊固件強(qiáng)度。本手冊(cè)的后半部分介紹了鉚釘和鎖緊螺栓的一般指導(dǎo)原則和選擇標(biāo)準(zhǔn),。

導(dǎo)言

對(duì)于一般的觀察者來(lái)說(shuō),，設(shè)計(jì)中螺栓,、螺母和鉚釘?shù)倪x擇應(yīng)該是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。實(shí)際上,，這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),，需要仔細(xì)考慮溫度、腐蝕,、振動(dòng),、疲勞、初始預(yù)緊力和許多其他因素,。本手冊(cè)的目的是提供足夠有關(guān)于螺栓和鉚釘材料,、表面處理、扭矩和螺紋潤(rùn)滑劑的數(shù)據(jù),，以使設(shè)計(jì)者能夠?qū)μ囟ㄔO(shè)計(jì)做出合理選擇,。鎖緊螺母、墊圈,、鎖定方法,、嵌件、鉚釘和螺紋孔也包括在內(nèi),。

一般設(shè)計(jì)信息

緊固件材料

螺栓可以由多種材料制成,，但大多數(shù)螺栓是由碳鋼、合金鋼或不銹鋼制成的,。不銹鋼包括鐵基和鎳基鉻合金,。鈦和鋁螺栓的用途有限，主要用于航空航天行業(yè),。

碳鋼是最便宜也是最常用的螺栓材料,。大多數(shù)五金店都出售碳鋼螺栓，這些螺栓通常是鍍鋅的,，以防止腐蝕,。這種螺栓材料的典型極限強(qiáng)度為55ksi。

合金鋼是一種高強(qiáng)度的碳素鋼,，可熱處理至300ksi,。然而，它不是耐腐蝕的,，因此必須有某種類(lèi)型的涂層來(lái)保護(hù)它免受腐蝕,。航空航天合金鋼緊固件通常鍍鎘以防腐蝕。

不銹鋼 (CRES) 螺栓【Corrosion Resistant Steel,，即不銹鋼】有多種合金可供選擇,，其極限強(qiáng)度從 70 到 220 ksi。使用CRES的主要優(yōu)點(diǎn)是,，它通常不需要保護(hù)涂層,，并且具有比普通碳鋼或合金鋼更寬的使用溫度范圍,。

表 I 列出了螺栓材料的部分清單。應(yīng)注意以下注意事項(xiàng)：

(1)螺栓電鍍材料通常是最高使用溫度的限制因素,。

(2)碳鋼和合金鋼在低于-65℉【約為-53.9℃】的溫度下不大理想(易脆),。

(3)氫脆化是大多數(shù)常見(jiàn)電鍍方法的一個(gè)問(wèn)題，除非使用特殊的工藝,。(這個(gè)主題在腐蝕部分有更詳細(xì)的介紹,。)

(4)400系列CRES僅含12%的鉻，因此在某些環(huán)境下會(huì)被腐蝕,。

(5)不同材料的接觸會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕,，這可能成為一個(gè)主要問(wèn)題。(電偶腐蝕將在本手冊(cè)的后續(xù)章節(jié)中介紹,。)

表 I 緊固件材料總結(jié)

[本節(jié)翻譯到此結(jié)束]

歷史文章

001 上海近20年平均工資vs平均房?jī)r(jià)直觀對(duì)比(1998~2017)

002 機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高端資料【美國(guó)人不想讓你知道的國(guó)家機(jī)密】

004 1847條最全英文諺語(yǔ)-中文對(duì)照,！及其下載鏈接

005 鎖緊彈簧墊圈其實(shí)起不到鎖緊作用,？

讀者福利

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1,，NASA累計(jì)46年的高質(zhì)量論文集，總計(jì)2.4G數(shù)據(jù),

2,，Thang 2934個(gè)Youtube動(dòng)態(tài)機(jī)械3D視頻,，總計(jì)1.8G數(shù)據(jù),
3，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊(cè), Neil Sclater第一版(中文)-PDF文件36.6M,

4,，1847條最全英文諺語(yǔ)-中文對(duì)照, excel 133K,

5,，NASA緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè)Fastener Design Manual-英文原版，PDF文件5.2M

目前僅按個(gè)人興趣發(fā)布文章,，歡迎私信學(xué)習(xí)交流,。

下篇再見(jiàn)

微信公眾號(hào)：達(dá)文中

作者: 未來(lái)第一站 時(shí)間: 2019-10-21 14:30
學(xué)習(xí)了。

作者: 天使之翼OL 時(shí)間: 2019-10-21 15:55
期待下篇,！

作者: 達(dá)文中 時(shí)間: 2019-10-21 19:32
本帖最后由達(dá)文中于 2019-10-21 19:36 編輯

NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 2/14
鍍層和涂層

大多數(shù)電鍍工藝都是電解并產(chǎn)生氫氣,。因此，大多數(shù)電鍍工藝需要在電鍍后在遠(yuǎn)低于電鍍材料分解溫度的溫度下烘烤,，以防止氫脆化,。然而，將鍍層加熱到其分解溫度可以再次產(chǎn)生游離氫,。因此，超過(guò)電鍍的安全操作溫度會(huì)導(dǎo)致由于氫脆和失去腐蝕保護(hù)而導(dǎo)致的緊固件過(guò)早失效,。(表II給出了鍍層和涂層的摘要,。)表II 鍍層和涂層總結(jié)

鍍鎘
最常見(jiàn)的航空航天緊固件電鍍材料是鎘,。電鍍是通過(guò)電沉積來(lái)完成的，而且很容易完成,。然而,，為了防止氫脆，鍍鎘部件必須在鍍后2小時(shí)內(nèi),，在375℉【約為190.6℃】的溫度下烘烤23小時(shí),。由于鎘在600℉【約為315.6℃】熔化，它的有效使用溫度限制是450℉【約為232.2℃】,。

鍍鋅
鋅也是一種常見(jiàn)的鍍層,。熱浸鍍鋅法在商業(yè)上稱(chēng)為鍍鋅。鋅也可以電沉積,。因?yàn)殄冧\的表面比較暗淡,，所以外觀不如鎘好看。然而,，鋅是一種犧牲物質(zhì),。它會(huì)遷移到?jīng)]有鍍膜的地方，這些地方的鍍層已經(jīng)被刮掉了,，這樣就可以繼續(xù)提供抗腐蝕能力,。鋅也可以作為一種含鋅豐富的涂料冷涂。鋅在785℉熔化,，但有用的使用溫度最高到250℉,。(其抗蝕性能在140℉以上退化。)

磷酸鹽涂層
鋼或鐵通過(guò)用稀釋的磷酸溶液處理材料表面來(lái)涂覆磷酸鹽,，通常是將零件浸入專(zhuān)有的浴液中,。化學(xué)反應(yīng)形成一層溫和的晶體磷酸鹽保護(hù)層。磷酸鹽涂層的三種主要類(lèi)型是鋅,、鐵和錳,。磷酸鹽涂層的部件可以很容易地涂漆，也可以浸入油或蠟中以提高其耐腐蝕性,。緊固件通常用鋅或錳磷化,。磷化零件中很少出現(xiàn)氫脆。磷酸鹽涂層在225°F(對(duì)于重鋅)到400°F(對(duì)于磷酸鐵)時(shí)開(kāi)始退化,。

鍍鎳
鍍鎳,，不論是否鍍銅(薄鍍)，是防止腐蝕和改善鋼和黃銅外觀的最古老的方法之一,。除非鍍鉻,，否則鍍鎳會(huì)失去光澤。鍍鎳比鍍鎘或鍍鋅更昂貴，而且電鍍后必須和鍍鎘一樣烘烤,，以防止氫脆,。在1100°F的工作溫度下鍍鎳效果很好，但由于成本問(wèn)題,，目前它仍然不常用于電鍍緊固件,。

離子氣相沉積鍍鋁
離子氣相沉積鋁電鍍是由McDonnell-Douglas公司開(kāi)發(fā)的，用于飛機(jī)零部件的鍍膜,。與鍍鎘相比,，它有一些優(yōu)勢(shì)：(1)不產(chǎn)生氫脆。(2)對(duì)不同材料的電偶腐蝕起絕緣作用,。(3)涂層可接受高達(dá)925℉,。(4)也可用于鈦和鋁的涂層。(5)該工藝不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物,。它也有一些缺點(diǎn)：(1)由于該工藝必須在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的真空室中進(jìn)行,，因此相當(dāng)昂貴。(2)在鹽霧試驗(yàn)中,，鎘的性能優(yōu)于離子氣相沉積的鋁,。

鍍鉻
鍍鉻通常用于汽車(chē)和家電裝飾應(yīng)用，但不常用于緊固件,。鍍鉻緊固件的成本大約與不銹鋼緊固件相同,。好的鍍鉻要求在鍍鉻之前同時(shí)電鍍銅和鎳。鍍鉻也有氫脆問(wèn)題,。但是,，對(duì)于800℉到1200℉的最高工作溫度，它是可以接受的,。

Serrnatel W和SerrnaGard
Sermatel W和SermaGard是專(zhuān)有涂料,，由無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中的鋁顆粒組成[1]，添加鉻酸鹽以抑制腐蝕,。涂層材料由AMS3126A覆蓋,，工藝依據(jù)AMS2506。將涂層噴涂或浸漬在零件上,，并在650°F下固化,。(SPS Technologies[2]在900°F下測(cè)試了Sermatel W涂層緊固件，沒(méi)有發(fā)生退化,。) 由于緊固件被完全涂覆,，這種涂覆過(guò)程可以防止氫脆和應(yīng)力腐蝕。Sermatel在抗腐蝕方面與鍍鎘一樣有效,，但成本比鎘高出約15%,。目前沒(méi)有鍍有Sermatel W或SermaGard涂層的“現(xiàn)貨的”緊固件，但該公司將對(duì)緊固件或機(jī)械零件進(jìn)行少量訂購(gòu)。這些涂層將在螺紋區(qū)域中進(jìn)行多達(dá)15次拆卸,，而不會(huì)導(dǎo)致涂層嚴(yán)重退化,。

Stalgard
Stalgard是一種專(zhuān)有的涂層工藝[3]，包括有機(jī)涂層,，無(wú)機(jī)-有機(jī)涂層，或兩者兼而有之,，用于耐腐蝕,。根據(jù)Stalgard測(cè)試數(shù)據(jù)，其涂層在鹽霧和風(fēng)化測(cè)試中優(yōu)于鍍鎘或鍍鋅,。Stalgard涂層還提供電偶腐蝕防護(hù),。但是，這些有機(jī)涂層的最高工作溫度為475°F,。
擴(kuò)散鍍鎳鎘
這種工藝是由航空航天公司開(kāi)發(fā)的,，用于較高溫度的鎘涂層。在基板上電鍍0.0004英寸厚的鎳鍍層,，然后是0.0002英寸厚的鎳鍍層,。鎘板(符合AMS2416)。然后將部件在645°F下烘焙1小時(shí),，所得涂層可承受1000°F,。然而，鎳板必須始終完全覆蓋部件,，以避免鎘損壞部件,。這個(gè)過(guò)程成本高昂，并且需要嚴(yán)密的控制,。

鍍銀
對(duì)于大多數(shù)緊固件應(yīng)用來(lái)說(shuō),，鍍銀的成本高得令人望而卻步。最大的例外是在航空航天工業(yè),，鍍銀螺母被用在不銹鋼螺栓上,。銀具有防腐蝕和干潤(rùn)滑劑的雙重作用。鍍銀可用于1600°F,，是良好的高溫潤(rùn)滑劑,。由于銀在正常的大氣中暴露會(huì)變色，鍍銀螺母通常被涂上透明的蠟以防止變色,。蠟是一種很好的室溫潤(rùn)滑劑,。因此，扭矩表的正�,！案膳ぞ亍敝祽�(yīng)降低50%,，以適應(yīng)這種潤(rùn)滑劑。

鈍化與預(yù)氧化
除非在組裝之前進(jìn)行鈍化或預(yù)氧化(參考文獻(xiàn)l)，否則不銹鋼緊固件會(huì)在連接處產(chǎn)生電偶腐蝕或氧化,。鈍化是通過(guò)用酸對(duì)鋼進(jìn)行短暫處理,，在鋼上形成一層保護(hù)性氧化物涂層。氧化物涂層差不多都是惰性的,。預(yù)氧化是通過(guò)在空氣爐中將緊固件暴露在大約1300°F的溫度下形成氧化物涂層,。所形成的表面有足夠的惰性，以防止由于電偶腐蝕而產(chǎn)生的磨損,。

黑色氧化物涂層
黑色氧化物涂層與油膜相結(jié)合,，僅僅是增強(qiáng)了碳鋼緊固件的外觀。油膜是涂層中唯一防止腐蝕的部分,。

引文：

[1] Sermatech International,Inc., Limerick, Pennsylvania.

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

參考文獻(xiàn)
1,，Slincy, HE.: High Temperature Solid Lubricants— 1. Layer Lattice Compounds and Graphite. Mech. Eng., vol. 96, no. 2, Feb. 1974, pp. 18-22

[本節(jié)翻譯到此結(jié)束]

(, 下載次數(shù): 37)

作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2019-10-21 20:27
有些復(fù)雜零件，能通俗易懂一些嗎,？

作者: 瑞香 時(shí)間: 2019-10-22 15:05
這個(gè) 內(nèi)容記得在之前的社友發(fā)表的文檔里,，也提到過(guò)

作者: 瑞香 時(shí)間: 2019-10-22 15:05
只是指標(biāo)題，在一本書(shū)中確實(shí)也提到過(guò)

作者: 達(dá)文中 時(shí)間: 2019-10-22 15:42

瑞香發(fā)表于 2019-10-22 15:05
只是指標(biāo)題,，在一本書(shū)中確實(shí)也提到過(guò)

哪個(gè)標(biāo)題,？

作者: 達(dá)文中 時(shí)間: 2019-10-22 21:47
本帖最后由達(dá)文中于 2019-10-22 21:48 編輯

達(dá)文中發(fā)表于 2019-10-21 19:32
NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 2/14
鍍層和涂層

NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 3/14

螺紋潤(rùn)滑劑

雖然有許多螺紋潤(rùn)滑劑可供選擇，但這里只介紹了幾種常見(jiàn)的潤(rùn)滑劑,。最常見(jiàn)的是油,、油脂或蠟、石墨和二硫化鉬,。還有幾種專(zhuān)有潤(rùn)滑劑,，如Never-Seez和SynergisticCoatings。一些螺紋固定化合物,，如樂(lè)泰（Loctite）,，也可用作螺栓組件的潤(rùn)滑劑，特別是允許拆卸螺栓的化合物,。表III給出了螺紋潤(rùn)滑劑的概要,。

表Ⅲ螺紋潤(rùn)滑劑總結(jié)

油脂雖然油和潤(rùn)滑脂是最常見(jiàn)的螺紋潤(rùn)滑劑類(lèi)型，但它們僅限于不超過(guò)250°F的工作溫度,。(高于此溫度,，油或油脂將融化或沸騰掉。),。此外,，油不能在真空環(huán)境中使用。然而,，只要遵守這些預(yù)防措施,，油和潤(rùn)滑脂對(duì)潤(rùn)滑和防腐蝕都有好處,。

石墨
“干”石墨其實(shí)并不干。它是細(xì)碳粉,，需要水分(通常是油或水)才能成為潤(rùn)滑劑,。因此，它的最高操作溫度被限制在油或水的沸點(diǎn),。它在真空環(huán)境中使用也會(huì)損失水分,。由于干石墨是一種磨料，如果超過(guò)上述限制,，它的使用對(duì)螺栓連接是有害的,。

二硫化鉬
二硫化鉬是最受歡迎的干性潤(rùn)滑劑之一。它可以在真空環(huán)境中使用,，但在大約750°F時(shí)變成三硫化鉬。三硫化鉬是一種磨料,，而不是潤(rùn)滑劑,。

協(xié)同涂料
這些專(zhuān)有涂層[1]是一種注入并烘烤到多孔金屬基體涂層中的氟碳化合物，既能防止腐蝕,，又能起到潤(rùn)滑作用,。然而，在他們的銷(xiāo)售說(shuō)明書(shū)中給出的最高操作溫度是500°F,。協(xié)同涂層也可以在真空環(huán)境中工作,。

Neverseez
根據(jù)制造商的說(shuō)法，這種專(zhuān)有化合物[2]是一種石油基潤(rùn)滑劑和防腐劑,，作為一次性潤(rùn)滑劑達(dá)到2200°F時(shí)是令人滿(mǎn)意的,。油會(huì)蒸發(fā)掉，但這種化合物會(huì)在螺紋之間留下鎳,、銅和鋅的氧化物,。這允許拆卸緊固件，但每次安裝緊固件時(shí)都需要重新添加潤(rùn)滑劑,。美國(guó)宇航局Lewis的員工測(cè)試了這種化合物,，發(fā)現(xiàn)效果很不錯(cuò)。

Silver Goop(銀泥)
Silver Goop是一種專(zhuān)有化合物[3],，含有20%至30%的銀,。Silver Goop可用于1500°F，但不能用在鋁或鎂上,。它非常昂貴,，因?yàn)樗秀y的成分。

螺紋緊固化合物
一些可拆卸的螺紋緊固化合物(如Loctite)也可用作抗磨損和潤(rùn)滑物質(zhì),。不過(guò),，它們是環(huán)氧化合物,，其最高工作溫度約為275°F【135℃】。

[1] General Magnaplate Corporation, Ventura, California.

[2] Bostic Emhart, Broadview, Illinois

[3] SwagelokCompany, Solon, Ohio

[本節(jié)翻譯到此結(jié)束]

作者: 13995936456 時(shí)間: 2019-10-23 08:41
直接看英文不就行

作者: 達(dá)文中 時(shí)間: 2019-10-23 09:23

13995936456 發(fā)表于 2019-10-23 08:41
直接看英文不就行

看吧：https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19900009424.pdf

歡迎光臨機(jī)械社區(qū) (http://giwivy.com.cn/)

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