針對城軌車輛鋁合金車體上的自攻鋼螺套松動和脫落問題進行原因分析和工藝試驗，通過鉆孔改進措施和預(yù)緊力驗證裝置，保障了產(chǎn)品質(zhì)量，改善方法推廣后取得了很好的經(jīng)濟效益。自攻鋼螺套是一種加強螺紋強度的緊固件，其嵌入鋁合金材料內(nèi)，可形成高強度的內(nèi)螺紋孔，屬于異種金屬聯(lián)接。它通過專用旋進起子旋入已經(jīng)鉆好并比其外徑小的底孔內(nèi)，通過自身外徑上的切削螺紋在孔內(nèi)壁上形成內(nèi)螺紋，使母材與鋼螺套聯(lián)接在一起。自攻鋼螺套在鋁合金車體上得到廣泛應(yīng)用，材質(zhì)為303或304不銹鋼。每臺車都有幾百個，小到底架上線纜支架安裝，大到車體之間的貫通道安裝，都通過它用螺栓聯(lián)接。鋼螺套的安裝如圖1所示，其安裝屬于“八防”工序中的“防離”，主要是防止鋼螺套安裝后出現(xiàn)松動或脫落。自攻鋼螺套安裝后應(yīng)與母材表面平齊（或微低于母材表面），在規(guī)定的扭力值內(nèi)無松動和脫落。1.

生產(chǎn)中面臨的問題在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)鋼螺套安裝存在以下現(xiàn)象：①鋼螺套未全部攻入。②與母材不垂直，出現(xiàn)歪斜。③鋼螺套打磨過多。④在總成進行設(shè)備安裝時出現(xiàn)松脫。如圖2所示。自攻鋼螺套脫落后，因為鋁合金比鋼螺套強度低，母材底孔上的螺紋往往全部破損，返工時，只能采用補焊后重新安裝或擴孔后攻入異形鋼螺套兩種方法解決，耗費的時間至少是正常操作的幾百倍，其中第二種方法不利于將來的維護保養(yǎng)。同時，在車輛運行中出現(xiàn)鋼螺套松脫，將會使零部件脫落，造成行車安全事故。

2.問題分析如圖3所示，通過對安裝過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題及造成的原因進行分析，得出其相互關(guān)系。由圖3可以看出，底孔質(zhì)量是問題產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，其中底孔直徑過小和過大是主因，底孔或攻入時不垂直是次因。而生產(chǎn)中鉆底孔時使用的手風鉆和鉆頭直徑，對底孔直徑造成的影響需要進行驗證。

3.工藝試驗選用常用的M12×12mm自攻鋼螺套進行工藝試驗，試驗步驟如下。

1）如圖4所示，鉆底孔時，第一行使用φ14.9mm鉆頭，第二行使用φ15.0mm鉆頭，第三行使用φ15.1mm鉆頭。2）測量并記錄底孔直徑。3）安裝鋼螺套，其中A、B和C列使用樂泰膠243，D、E和F列使用樂泰膠277，各位置鋼螺套需檢驗并記錄外徑。4）常溫下干燥24h以上后，對所有鋼螺套進行扭力試驗，扭力值為53N?m，記錄扭力試驗情況。5）對鋼螺套做防松標記。6）使用普通扳手和8.8級螺栓對A、B、E和F列鋼螺套做拆卸試驗，并記錄拆卸次數(shù)。7）考慮到車輛總組裝和使用期維護保養(yǎng)的需要，使用風動棘輪扳手和8.8級螺栓對C、D列鋼螺套做拆卸試驗，記錄拆卸次數(shù)。

試驗數(shù)據(jù)見表1。試驗結(jié)果分析如下。

1）使用一般的鉆孔方法，當分別用φ14.9mm、φ15.0mm和φ15.1mm鉆頭所鉆的底孔直徑＜15.27mm時，此種條件下安裝的鋼螺套均可耐受10次之內(nèi)的反復(fù)拆裝。2）分別涂抹樂泰膠243和277安裝的鋼螺套，在有限的拆裝次數(shù)（10次）內(nèi)，未出現(xiàn)區(qū)別，均未脫落，可以滿足使用要求。3）使用手動棘輪扳手和失速型風動棘輪扳手安裝和拆卸鋼螺套，未出現(xiàn)明顯區(qū)別，鋼螺套均未脫落。4）A-3、C-3、D-3三顆鋼螺套使用φ15.1mm鉆頭所鉆的底孔直徑≥15.27mm，無論是使用手動棘輪扳手，還是使用失速型風動棘輪扳手安裝和拆卸，均出現(xiàn)了松動和脫落，能反復(fù)拆裝的次數(shù)顯著減少。由分析可知，底孔直徑偏大是造成鋼螺套脫落的主要原因，如果鋼螺套安裝能按照工藝要求來做，則不同工況下鋼螺套可以承受反復(fù)的拆裝，能滿足使用要求。4.工藝改進措施針對工藝試驗中出現(xiàn)的問題，在生產(chǎn)中采取了如下措施。1）鉆底孔時，首先在車體表面劃出底孔定位中心線，打上樣沖眼后，先鉆出導(dǎo)孔，再選擇比自攻螺套外壁螺紋小徑小0.1～0.2mm的鉆頭擴完底孔。臺鉆選擇小0.1mm；手電（風）鉆垂直水平面鉆選擇小0.1mm，平行水平面鉆選擇小0.2mm。2）用孔徑檢驗裝置（見圖5）檢測底孔。①當最小孔徑檢驗棒能插進而最大孔徑檢驗棒不能插進時，說明底孔直徑合格。②若最小孔徑檢驗棒和最大孔徑檢驗棒都能插進，則說明底孔不合格，孔徑偏大，自攻螺套安裝后會松脫。③若最小孔徑檢驗棒插不進，則說明底孔偏小，自攻螺套會攻不進，孔徑需要再擴大。3）檢驗底孔垂直度。將最小孔徑檢驗棒插進孔直徑合格的底孔，將角尺基座與基材貼緊，另一直邊靠向基棒外表面就可測量垂直度。4）測量抗拉抗扭力值。將抗拉抗扭力值測量裝置（見圖6）組裝好，六角頭螺栓旋入安裝好的自攻螺套，扭力扳手調(diào)到測量值后進行預(yù)緊，自攻螺套不產(chǎn)生周向轉(zhuǎn)動，則抗扭合格；將測量裝置中套筒3取出，重新將六角頭螺栓旋入安裝好的自攻螺套，扭力扳手調(diào)到測量值后進行預(yù)緊，達到測量值后自攻螺套未拉出，說明自攻螺套在此預(yù)緊力作用下抗拉合格。5.應(yīng)用效果將工藝措施應(yīng)用于廣州三號線項目，對20臺車共704顆M12×12mm自攻鋼螺套安裝進行效果跟蹤，發(fā)現(xiàn)只有兩顆在未達到53N?m扭力值的情況下出現(xiàn)了松動，經(jīng)查一顆出現(xiàn)歪斜，另一顆底孔直徑偏大。一次安裝合格率達到99.9%，