美籍专家对于紧固件行业见解

美国专家谈米制紧固件（下篇）

作者guy avellon个人简介：
本文摘自《american fastener journal》2011年5/6月刊。作者盖依?阿维伦（guy avellon），在维修行业已工作30年。他担任过工程管理、产品市场和质量体系经理。在从事紧固件行业之前，他曾积极参与金属涂层工作。从1988年起，他就是sae的成员和astm紧固件委员会的副主席，同时兼任紧固件试验方法委员会主席。2005年，盖依得到astm授予的优异奖。几年前，他开设了gt技术顾问公司，对各个行业进行紧固件方面的培训和失效分析，以及进行iso体系审核并编制作业指导书。联系盖依?阿维伦可发送电邮至guy.avellon@boltdoc.com或浏览网站http://www.boltdoc.com。

虽然美国是最后一个使用米制的国家，然而我们在药品、摄影、化学工业、光学甚至火花塞上使用米制已经有几十年了。

当作为长度计量单位使用时，每个米制尺寸以米为基础，通过将小数点向右向左移动来实现数值的升降。
所以，如果一米是1.00，一米的十分之一就是分米（dm）为0.1m ，一厘米（cm）是一米的一百分之一为0.01m，一毫米（mm）或一米的千分之一，为0.001m。所以，1000mm=
100cm=1m。这些数字保持相同，只是小数点移动了。再变大些，下一个单位就是1000，表示为1千米（km）或1000m。
我们发现米制单位有一个有趣的现象：重量、长度和体积的所有单位都是相互联系的。一个边长为10cm的立方体，其体积为1,000立方厘米，如果往这个立方体注满水，其容积为1公升（1升或1000毫升），重量为1,000克或1千克。
米制标准
几十年前，法国、意大利、德国、英国、日本仍没有对米制紧固件制定标准协议。尽管din（德国工业标准）制定了比任何国家都完善的标准，但仍有统一的需要。iso（国际标准化组织）就此诞生了。
din标准随后根据iso的建议进行了修改。美国通过ansi（美国国家标准学会）的努力，与iso进行了协调。然而，这仍存在一些细微的差别。
紧固件标记
首先，当定购或识别米制紧固件尺寸时，我们可以通过米制紧固件前面的大写字母“m”来识别，因为所有米制紧固件前面都会用大写字母“m”来标注。接着，类似于寸制系列紧固件的标记，将直径、螺距、长度以及性能等级一起列出来，例如：m12 x 1.5 x 50，10.9级六角头螺钉。
由此我们可以知道，该六角头螺钉的直径为12mm，螺距为1.5mm，长度为50mm，性能等级为10.9级。
螺距
用户必须知道，螺距有三种类型：第一种，标准螺纹，类似unc；第二种，细牙螺纹，类似unf；第三种，日本螺纹，是一个区间值，而且仅仅适用于直径为m10和m12的紧固件。例如，直径为m10的紧固件，其螺距为1.0mm，1.25mm和1.50mm。
标志尤为重要，因为许多米制尺寸与寸制系列非常接近。螺母或紧固件可能一开始可以互配，但进一步拧紧就可能导致螺纹滑扣。例如，1/4’’-28紧固件的直径为0.250’’，与测量为0.236’’的m6比较，相差0.014’’。m6的螺距是1.0，约等于每英寸螺纹数为25.6tpi，而寸制紧固件为28tpi。尽管没有太多的差别，但这容易造成困惑。
表1列举了其他例子，说明将寸制和米制紧固件混合装配的潜在危险。混装结果是产生的夹紧力将比预期少25%-60%，在这种情况下，无论螺纹没有滑扣还是开始滑扣，载荷将是100%地损失掉。

表1. 寸制螺纹与米制螺纹对照
寸制螺栓	米制螺母
10-32	m5x0.8
1/4’’-28	m7x1.0
5/16’’-18	m8x1.0
3/8’’-16	m10x1.5
7/16’’-14	m12x1.75
1/2’’-13	m14x2
3/4’’-10	m20x2.5
3/4’’-16	m20x1.5
米制螺栓    寸制螺母
m12x1.25	1/2’’-20
m18x2.5	3/4’’-10
m18x1.5	3/4’’-16
m24x3	1’’-8
m24x2	1’’-12

性能等级
米制紧固件强度称为“性能等级（property class）”，而不是“等级（grade）”。虽然如此，性能等级大致相当于sae的等级系统（见表2）。

判断紧固件性能等级最简单的办法，是通过看在紧固件上的数字标记。这些有小数点的数字标记在六角头上，或凹槽头紧固件的顶端或边上。

螺栓有小数点标记，螺母没有。例如，与10.9级的螺栓相配的螺母，将标记10，而不是10.9。

美国汽车工业制定了9.8级，是因为8.8级紧固件有些规格不能提供等同于sae等级5的强度。这结合了紧固件强度和头部几何尺寸的应力分布。

8.8级性能等级标记是最容易引起困惑的区域之一。许多用户将它与sae 8级混淆。抗拉强度在120ksi（828mpa）和150ksi（1035mpa）之间的差别，可能在关键应用上带来灾难性的后果。

另一个需要密切关注的是，米制圆柱头内六角螺钉的适当标记。美国凹槽头产品，小于等于1/2’’规格的只有一个强度等级是180ksi（1242mpa），大于1/2’’规格的也是如此，为170ksi（1173mpa）。而米制凹槽头产品就不同，有三种性能等级：8.8级，10.9级和12.9级。当修理欧洲机械时，要特别注意这一点，以与工厂设计的相同类型的、合适强度的凹槽产品进行替换。

din 931和din 960在螺纹长度上的要求，实质上是和iso相同的；对于长度最长可达125mm的紧固件，螺纹长度是2个直径加6mm。而对于din 933和din 961，紧固件是全螺纹到头部，因而不用论其螺纹长度了。
扳手尺寸
许多机械师抱怨，扳拧相同规格的紧固件，要使用两种扳手分别去拧螺栓头部和螺母。幸运的是，这只发生在少数规格中。由于din和iso之间的基本分歧，m10、m12和m14的din紧固件的对边宽度 （waf）比iso的宽1mm，但m22的din紧固件则比iso的小2mm。
以上两种类型在美国都可以使用和销售。这取决于制造商采用什么规格以及谁来经销它们。一个公司倘若从几个经销商中采购，那么在相同的存储柜中，最后可能采购到的是大小不同的螺母和螺栓头（见表3）。
米制扭矩
米制扭矩是用牛顿-米（n-m）表示的。物理上常用牛顿表示力的单位，它是以科学家艾萨克?牛顿命名。一牛顿等于0.2248磅的力。我们将小数点右移三位，得到一千牛顿（kn），为224.81磅。
紧固件强度
此篇文章中，我们学习了什么是不同的性能等级标记，但它们有什么关系？米制使用的强度单位术语不是“磅每平方英寸”（psi）而是帕斯卡。因为这些单位数值大，于是在前面加上“兆”字成为“兆帕”或mpa。

同样有趣的是，性能等级数字实际上是与紧固件强度相关。例如，8.8级紧固件强度为830mpa，而10.9级为1040mpa。米制标记的数字实际上是该紧固件以兆帕为单位的抗拉强度。

还应指出的是，尽管在市面上标记“8”的螺母仍可用来配8.8级紧固件，但astm a563m只承认性能9级螺母可用来配8.8级和9.8级紧固件。当然，它的最小保证载荷应力为900mpa。
表4列举了在螺栓螺纹上拧紧螺母的建议扭矩值。

标有* 的单位是英寸—磅。
润滑值是使用金属润滑剂，如镍或铜等防卡润滑脂。
译者后记
在连续两期的《american fastener journal》上，紧固件的资深人士都谈及了自己对米制紧固件的一些看法，这说明了紧固件在不同领域的交流日益增多。
在该杂志2011年3/4月刊上，克里斯写的《米制紧固件》一文，五味杂陈。在我国，米制紧固件的遭遇何尝不是这样。在市场上、在东螺在线螺丝供应商（www.luosibuy.com）上，还有在不少紧固件的论坛上，用紧固件的人们，一个个还不就像考古队员一样，急切地多方寻找已经作废的、撤消的或者是已经过期的紧固件标准，以及各种五金手册、各种紧固件汇编。他们之所以仍惦记着这些老标准，不为别的，只为市场的需要。市场为什么需要？因为即使是年青的工程师，手里拿着的机械设计手册还是老标准；因为很多外资企业拿到中国的机械项目，大多是过时货，需要的仍是老标准紧固件；因为很多机械行业后继无人，只好用五六十年代的老图纸……
所的这一切怎么不会产生这种需求呢？因此，希望紧固件的生产商、销售商以后能多向客户推荐新标准，体现紧固件行业的实践经验和技术进步。
盖依写的这篇文章也很有意思。寸制使用者看米制，与我们米制使用者看寸制是多么的相似。这或许预示着未来寸制向米制的过渡。表4的值是磅英尺或磅英寸，要换算成我们熟悉的牛米，分别乘以1.356和0.113即可得出。表4默认是六角头，如是凹槽头或十字槽头则要看最后一列。