[01388185]汽车用螺纹件摩擦系数控制技术研究与应用

螺纹连接是汽车最主要的一种连接方式,其连接的可靠性直接关系到汽车的动力性、经济性、安全性甚至排放。在材料和机械性能确定的前提下,摩擦系数是螺纹件连接可靠性的最主要因素。装配工艺一定的条件下,螺纹件的摩擦系数过大,会造成假扭矩,螺纹件容易在车辆运行中松脱而发生断裂;过小,会在装配过程中造成轴向力过大,导致螺纹件产生塑性变形发生断裂,给连接性能造成影响,严重时会导致事故。 随着国外品牌汽车零部件国产化进程的加快,越来越多的国外车企把高强度紧固件的采购移至国内。由于国外汽车装配工艺相对先进,对螺纹件除了有材料、尺寸、机械性能等常规要求外,对螺纹件表面摩擦系数有相当严格的要求,而且不同的品牌有不同的要求。但国内汽车行业对螺纹件摩擦系数很陌生,主机厂对螺纹件摩擦系数没有要求,零部件企业对擦系数及其控制技术也没有展开系统研究。为满足国外品牌汽车螺纹件国产化需求,国内紧固件企业大多采用购买国外的摩擦系数稳定剂和工艺。但由于螺纹件摩擦系数影响因素很复杂,国外稳定剂产品并不能解决所有问题,在制造过程中产品返修与报废率很高,成本与质量不稳定。由于没有掌握摩擦系数控制技术,国内汽车行业在研究和优化螺纹件装配技术方面受到很大限制。大部分拧紧工艺都是引进或借鉴国外。 东风汽车公司DCI11发动机开发、神龙汽车紧固件国产化、康明斯发动机装配技术水平提升、重型商用车装配技术水平提升等过程中均遇到螺纹件摩擦系数控制问题,甚至成为制约进程的主要问题。在此背景下,东风下达课题,立项展开研究。螺纹连接的可靠性直接关系到汽车的动力性、经济性、安全性甚至排放。螺纹连接有两个最重要指标：单个螺纹件的夹紧力和参与同一部件连接的多个螺纹件的夹紧力的一致性。在装配工艺确定的前提下,螺纹件的摩擦系数是这两个指标的决定性因素。而摩擦系数控制涉及到摩擦系数稳定剂配方及工艺、螺纹件结构、螺纹件加工工艺、检验方法及工装等系统技术。 项目开发了0.06～0.09、0.08～0.145、0.10～0.13、0.12～0.18、0.17～0.23五个摩擦系数范围,涵盖了国外各大车企应用到的范围;稳定性指标3sig%达到12.06,优于国外水平;耐蚀性方面,中性盐雾试验（用于磷化层）＞24小时,优于国外水平。 1、发现了螺纹件结构对摩擦系数的影响规律; 2、首次提出多元复合水基稳摩剂体系,采用PTFE、改性树脂、润滑油等复配的方式,开发出水基低摩擦系数稳定技术及其工艺; 3、开发出自润滑镀（涂）层技术,使表面处理与摩擦系数控制合二为一,简化了工序,提高了生产效率; 4、首次将有机硅引入摩擦系数稳定剂体系,开发出高摩擦系数稳定技术及工艺; 5、提出了螺纹件结构对摩擦系数影响的解决方案,使摩擦系数散差达到3sig%＝12.09,超过了国外同类技术,掌握了摩擦系数稳定性控制关键技术; 6、项目获得专利7项,其中发明专利2项,实用新型专利4项,东风公司专有技术1项;发表SCI、EI收录论文5篇。 本项目成果已完全产业化,大量应用时间已超过三年,并且具有完全知识产权;主要适用于发动机、乘用车整车、商用车整车、风电、轨道交通等领域。 目前,该技术已在东风汽车紧固件有限公司完全产业化。截止目前,应用该技术产品已超过600个,产出数量达到了2.65亿件以上。产品涵盖神龙全系列车型、东风风神全系列车型、东风商用车全系列车型、康明斯发动机全系列机型以及DCI11发动机、菲亚特汽车以及比亚迪部分车型等。该技术的应用打破了国外在这一技术领域的垄断,不仅使高性能紧固件的成本大幅下降,而且在很大程度上提升了国内车用螺纹件的技术水平。同时,该技术的掌握,也为东风乃至国内自主品牌汽车企业自主研究汽车螺纹件拧紧工艺提供了技术支撑。 目前,国外品牌汽车在国内的新品发布和产能扩张正处于蓬勃发展期,对螺纹件这样的基础但又很重要的部件需要求量非常大。同时,自主品牌汽车的技术水平也在大步提升,对于汽车装配拧紧技术的研究也会越来越深入,对于螺纹件摩擦系数的要求会逐步提出,而且会越来越高,越来越多样化。所以,随着对稳摩机理的更深入探究和螺纹件摩擦系数控制技术的不断完善,相信该技术会被越来越广泛地应用。无