คำแนะนำในการเลือกวัสดุตัวยึด: วัสดุกำหนดประสิทธิภาพ การอบร้อนกำหนดความแข็งแรง และการรักษาพื้นผิวกำหนดอายุการใช้งาน!

ประโยคเดียวที่รวบรวมสาระสำคัญของอุตสาหกรรมตัวยึด:

เลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้องและแม้แต่ตัวยึดที่แข็งแกร่งที่สุดก็ยังแตกหักได้

เลือกการอบชุบด้วยความร้อนที่ไม่ถูกต้อง และแม้แต่ตัวยึดที่ได้รับการจัดอันดับสูงสุดก็เป็นเพียงการกล่าวอ้างที่เป็นเท็จ

เลือกการรักษาพื้นผิวที่ไม่ถูกต้อง แม้แต่สกรูที่ดีที่สุดก็ยังเกิดสนิมและใช้งานไม่ได้

I. การเปรียบเทียบหลักของวัสดุหลักสี่ประการของอุตสาหกรรม

1. เหล็กกล้าคาร์บอน

ข้อดี: ต้นทุนต่ำสุด จุดแข็งที่หลากหลายที่สุด ปริมาณการผลิตสูงสุด อุปทานมีเสถียรภาพมากที่สุด

ข้อเสีย: มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมตามธรรมชาติ ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ

การใช้งานหลัก: การก่อสร้าง ยานยนต์ เครื่องจักร เครื่องใช้ในบ้าน อุตสาหกรรมทั่วไป

2. สแตนเลส

ข้อดี: ต้านทานสนิมตามธรรมชาติ ไม่จำเป็นต้องชุบด้วยไฟฟ้า ถูกสุขอนามัยและสวยงาม มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นพิเศษ

ข้อเสีย: ต้นทุนสูง กำลังสูงสุดปานกลาง มีแนวโน้มที่จะยึดติดและติดขัด

การใช้งานหลัก: อาหาร การแพทย์ เคมี อุปกรณ์กลางแจ้ง และทางทะเล

3. โลหะผสมเหล็ก

ข้อดี: มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ ทนต่อความเมื่อยล้า ทนต่อแรงกระแทก ทนต่ออุณหภูมิสูง

ข้อเสีย: ต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อน ทนต่อสนิมได้ไม่ดี ต้นทุนการผลิตสูง

การใช้งานหลัก: พลังงานลม สะพาน การทำเหมือง รถบรรทุกหนัก เครื่องจักรก่อสร้าง อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง

4. โลหะผสมไทเทเนียม

ข้อดี: น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ แข็งแรงเป็นพิเศษ ทนต่อการกัดกร่อน ไม่เป็นแม่เหล็ก และเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง

ข้อเสีย: มีราคาแพง ตัดเฉือนยากมาก

การใช้งานหลัก: การบินและอวกาศ การป้องกัน การแพทย์ การแข่งรถ และการใช้งานพลังงานน้ำหนักเบาแบบใหม่ระดับไฮเอนด์

เมื่อเลือกวัสดุสำหรับรัด ตัวเลือกที่แพงที่สุดไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด แต่จะพิจารณาเกณฑ์หลักสี่ประการแทน ได้แก่ สภาพแวดล้อมการทำงาน ข้อกำหนดด้านโหลด ข้อกำหนดเกี่ยวกับอายุการใช้งาน และงบประมาณต้นทุน

ครั้งที่สอง ตัวยึดเหล็กคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นวัสดุที่โดดเด่นในอุตสาหกรรมตัวยึด คิดเป็นประมาณ 70% ของตัวยึดทางอุตสาหกรรมทั่วโลก และเป็นวัสดุฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและหลากหลายที่สุดในโครงการการผลิตทางอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐาน

ข้อดี

• ต้นทุนโดยรวมต่ำที่สุดในบรรดาวัสดุหลักทั้งสี่ชนิด ให้ความคุ้มค่าคุ้มราคาที่สุด
• ความเหนียวดีเยี่ยม หลอมเย็นได้ง่าย และมีความยากในการผลิตต่ำ
• ครอบคลุมระดับความแข็งแกร่งอย่างเต็มรูปแบบ เหมาะสำหรับการใช้งานตั้งแต่การใช้งานทั่วไปของผู้บริโภคไปจนถึงสถานการณ์อุตสาหกรรมที่มีความแข็งแรงสูงปานกลางและสูง
• ห่วงโซ่อุปทานระดับโลกที่เติบโตเต็มที่ สินค้าคงคลังที่เพียงพอ และระยะเวลารอคอยสินค้าที่มั่นคง

ข้อเสีย

ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำโดยเนื้อแท้ ไวต่อน้ำ ความชื้น และสเปรย์เกลือ เมื่อใช้โดยไม่มีการป้องกัน จะเกิดสนิมได้ง่ายมากและต้องเคลือบสารป้องกันสนิมที่พื้นผิว

กระบวนการบำบัดความร้อนหลักสามประการสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน

1. การชุบและแบ่งเบาบรรเทา (Q&T)

กระบวนการหลักสำหรับสลักเกลียวเหล็กกล้าคาร์บอนความแข็งแรงสูงเกรด 8.8 ทั้งหมด

ฟังก์ชั่น: ปรับสมดุลความต้านทานแรงดึงและความเหนียว ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเมื่อยล้า และลดความเสี่ยงของการแตกหัก

2. คาร์บูไรซิ่ง

ใช้เฉพาะกับสกรูเกลียวปล่อยและสกรูปลายสว่าน

ผลกระทบ: ความแข็งผิวสูงและความเหนียวแกนสูง ชั้นผิวสามารถเจาะแผ่นเหล็กได้ในขณะที่ด้านในทนทานต่อการแตกหักง่าย

3. การหลอมแบบ Spheroidizing

กระบวนการปรับสภาพที่จำเป็นก่อนการผลิตหัวเย็น

ฟังก์ชั่น: ทำให้เหล็กนิ่ม ลดความแข็ง ป้องกันการแตกร้าวระหว่างการขึ้นรูป และรับประกันผลผลิต

เหล็กกล้าคาร์บอนไม่มีความสามารถในการป้องกันสนิมตามธรรมชาติ อายุการใช้งานขึ้นอยู่กับการรักษาพื้นผิวทั้งหมด:

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า (สังกะสีสีน้ำเงิน-ขาว, สังกะสีสี, สังกะสีดำ), การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน, การใส่สีดำ, การทำให้ฟอสเฟต, Dacromet, การเคลือบสังกะสีอลูมิเนียม Geomet, การชุบสังกะสีแบบกลไก และการเคลือบเทฟลอน

ที่สาม Stainless Steel Fasteners

สแตนเลสไม่จำเป็นต้องมีการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อป้องกันสนิม และเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความชื้น กัดกร่อน และสุขาภิบาลต่างๆ

• ทนต่อการกัดกร่อนตามธรรมชาติต่อการเกิดออกซิเดชัน กรด ด่าง และการกัดกร่อนของสเปรย์เกลือ
• รูปลักษณ์ที่เรียบเนียนและน่าดึงดูด ปลอดสารพิษและถูกสุขลักษณะ เหมาะสำหรับการใช้งานด้านอาหารและการแพทย์
• ออกแบบมาเพื่อการใช้งานระยะยาวในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง โดยมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน

ข้อเสีย

• ต้นทุนวัตถุดิบสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมอย่างมาก
• การอบชุบด้วยความร้อนแบบทั่วไปของสเตนเลสออสเทนนิติกไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้
• มีแนวโน้มที่จะเกิดการยึดเกลียวและการล็อคการเชื่อมด้วยความเย็น ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการประกอบในอัตราสูง

ผลิตภัณฑ์สแตนเลสกว่า 90% ในอุตสาหกรรมตัวยึดยังคงทำจากสเตนเลสออสเทนนิติก 304 (A2) และ 316 (A4) เป็นหลัก สแตนเลส 410 ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความแข็งพิเศษเท่านั้น เช่น สกรูเกลียวปล่อยและสกรูเจาะตัวเอง และไม่ได้แสดงถึงคุณลักษณะของเกรดสแตนเลสทั่วไป

ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับความแข็งแรงของเหล็กกล้าไร้สนิม

ไม่สามารถเพิ่มความแข็งแรงของสเตนเลสออสเทนนิติก 304 และ 316 ได้ด้วยการอบชุบด้วยความร้อน แต่ความแข็งแรงทางกลสามารถปรับปรุงได้ผ่านการทำงานเย็น (การชุบแข็งชิ้นงาน) ตัวยึดสเตนเลสสตีลความแข็งแรงสูงในท้องตลาด เช่น A2-70 และ A4-80 ได้รับเกรดที่อัปเกรดแล้วผ่านกระบวนการชุบแข็งในงาน

สาเหตุของการยึดสเตนเลส + สารละลาย

สาเหตุหลักของการยึด

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมีความเหนียวสูง แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการขันเกลียวทำให้เกิดอุณหภูมิสูง นำไปสู่การเชื่อมโลหะด้วยความเย็น ซึ่งจะทำให้เส้นด้ายเกาะติดกันและยึดแน่น ทำให้ไม่สามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้

โซลูชั่นที่ใช้งานได้จริง

• ใช้สารป้องกันการยึดติดหรือสารหล่อลื่นเฉพาะสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมก่อนการประกอบ
• ลดความเร็วในการขันเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนจากการเสียดสีที่ความเร็วสูง
• เลือกเกลียวที่ผลิตด้วยความแม่นยำซึ่งผ่านการขัดพื้นผิวและกระบวนการทู่
• ควบคุมแรงบิดของชุดประกอบเพื่อป้องกันแรงมากเกินไประหว่างการขันให้แน่น

การรักษาพื้นผิวสแตนเลส

สแตนเลสไม่จำเป็นต้องชุบสังกะสีเพื่อป้องกันสนิม กระบวนการหลัก ได้แก่ การดองด้วยกรด การทำให้ทู่ การขัดด้วยไฟฟ้า การขัดด้วยกลไก การขัดกระจก และการพ่นทราย

IV. ตัวยึดเหล็กโลหะผสม

สกรูความแข็งแรงสูงพิเศษที่ใช้ในพลังงานลม สะพาน รถบรรทุกหนัก และอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง ล้วนใช้โลหะผสมเหล็กเป็นวัสดุหลัก

โดยเติมโลหะหายาก เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม นิกเกิล และวาเนเดียมโลหะผสมเหล็กเอาชนะข้อบกพร่องของเหล็กกล้าคาร์บอนในแง่ของความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานต่อความเมื่อยล้า ทำให้เป็นวัสดุหลักสำหรับการใช้งานระดับสูงและงานหนัก

เกรดเหล็กโลหะผสมทั่วไป

SCM435 (เทียบเท่ากับ 35CrMo), 35CrMo, 42CrMo, 4140, 4340

ข้อดี

ด้วยการออกแบบองค์ประกอบทางเคมีที่เหมาะสมและการอบชุบด้วยความร้อนที่แม่นยำ เหล็กโลหะผสมจึงสามารถมีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ มีความเหนียวสูง และมีความล้าที่ดีเยี่ยมและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ง่ายกว่าขีดจำกัดประสิทธิภาพของเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป เหมาะสำหรับสภาวะที่รุนแรงที่เกี่ยวข้องกับการบรรทุกหนัก การสั่นสะเทือน และแรงดันสูง

ข้อเสีย

• ขึ้นอยู่กับกระบวนการบำบัดความร้อนเป็นอย่างมาก ส่งผลให้เกิดอุปสรรคทางเทคนิคและต้นทุนการผลิตที่สูง
• ขาดความต้านทานการเกิดสนิมโดยธรรมชาติและต้องจับคู่กับการบำบัดป้องกันการกัดกร่อนแบบพิเศษ

การรักษาความร้อนกระแสหลักสำหรับโลหะผสมเหล็ก

เกือบทั้งหมดใช้การชุบและแบ่งเบาบรรเทา (การชุบ + การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิสูง)

ผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์ยังอาจรวมไปถึง: การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำ ไนไตรด์ คาร์บูไรซิ่ง และคาร์โบไนไตรด์

สามารถผลิตตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่เกรด 10.9, เกรด 12.9 ขึ้นไป

การรักษาพื้นผิวโลหะผสมเหล็กและการหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดจากการเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน

ความเสี่ยงหลัก: การแตกหักของไฮโดรเจน

สำหรับตัวยึดเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงเกรด 10.9 ขึ้นไป หากการกำจัดไฮโดรเจนและการดีไฮโดรจีเนชันไม่เพียงพอในระหว่างกระบวนการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้ามาตรฐาน อาจมีความเสี่ยงที่จะเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน ส่งผลให้เกิดการแตกหักล่าช้าระหว่างการใช้งาน ซึ่งเป็นอันตรายด้านความปลอดภัยที่สำคัญในอุตสาหกรรมวิศวกรรม ยานยนต์ และพลังงานลม

ในปัจจุบัน ในภาคอุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ เช่น ยานยนต์ พลังงานลม ทางรถไฟ และสะพาน การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าแบบดั้งเดิมได้ถูกแทนที่ด้วยการเคลือบสังกะสี-อะลูมิเนียม Dacromet และ Geomet อย่างเต็มรูปแบบ วิธีการนี้ช่วยลดความเสี่ยงของการแตกตัวของไฮโดรเจนที่แหล่งกำเนิด ขณะเดียวกันก็เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนอีกด้วย

กระบวนการบำบัดพื้นผิวกระแสหลัก

ดาโครเมต, การเคลือบสังกะสี-อะลูมิเนียม Geomet, ฟอสเฟต, การทำให้ดำคล้ำ และการชุบสังกะสีแบบไร้ไฮโดรเจนระดับสูง (การป้องกันสองชั้นต่อการกัดกร่อนและการเปราะของไฮโดรเจน)

V. ตัวยึดโลหะผสมไทเทเนียม

โลหะผสมไททาเนียมเป็นตัวแทนของจุดสุดยอดของวัสดุน้ำหนักเบาและทนทานต่อการกัดกร่อนในอุตสาหกรรมตัวยึด ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการใช้งานที่มีความแม่นยำระดับสูงและสภาวะการทำงานที่หนักหน่วง

เกรดตัวแทน: TA2, TC4 (Ti-6Al-4V)

ข้อดี

• ความหนาแน่นประมาณ 4.5 ก./ซม.3 ซึ่งเป็นเพียงประมาณ 57% ของความหนาแน่นของเหล็ก (ประมาณ 7.85 ก./ซม.) ส่งผลให้มีการออกแบบให้มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ
• มีความแข็งแรงจำเพาะสูงมาก เทียบได้กับเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง ในขณะที่ลดน้ำหนักลงอย่างมาก
• ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ (การกัดกร่อนเกิดขึ้นเฉพาะในสภาพแวดล้อมพิเศษ เช่น กรดแก่และกรดไฮโดรฟลูออริก)
• ไม่เป็นแม่เหล็ก ทนความร้อน และเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางการแพทย์และการบินและอวกาศ

ข้อเสียเปรียบเท่านั้น

วัตถุดิบมีราคาแพง การตัดเฉือนที่ยาก วงจรการผลิตที่ยาวนาน และต้นทุนโดยรวมที่สูงมาก

การรักษาความร้อนของโลหะผสมไทเทเนียม

แตกต่างจากกระบวนการชุบแข็งและแบ่งเบาบรรเทาที่ใช้สำหรับเหล็ก วิธีการหลักเกี่ยวข้องกับการบำบัดสารละลายตามด้วยการบำบัดแบบชราเพื่อเพิ่มความเสถียรของวัสดุและคุณสมบัติทางกล

การรักษาพื้นผิวระดับสูงสำหรับโลหะผสมไททาเนียม

อโนไดซ์ (สีที่ปรับแต่งได้), การพ่นทราย, การทู่, การเคลือบ PVD และการเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ DLC

วี. ข้อมูลสำคัญ: อายุการใช้งานสเปรย์เกลือของการบำบัดพื้นผิว

ความต้านทานการกัดกร่อนของการรักษาพื้นผิวที่แตกต่างกันแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลอ้างอิงต่อไปนี้จากการทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (ขึ้นอยู่กับความหนาและสูตรการเคลือบ จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการคัดเลือกอุตสาหกรรมเท่านั้น):