管螺纹是螺丝线程专为连接管道和配件而设计。它们允许将管道拧紧在一起,形成一个紧密的压力密封,用于流体或气体。管道线程有两种基本类型:

锥形管螺纹对于实现泄漏密接头尤为重要。当雄性和雌性锥形线被拧紧时,它们会互相楔入并形成压缩拟合度。这种锥形楔子会产生密封和强大的机械固定。但是,即使是经济良好的金属线的间隙也很小,因此通常将密封剂(例如水管工的PTFE胶带或管道涂料)应用于螺纹上,以填充任何空隙并确保完全无泄漏的连接。
另一方面,平行(直(直)管道线不提供密封;他们拧在一起而无需楔入。直线螺纹通常用扁平的洗衣机,O形环或垫圈密封,以防止泄漏。两种类型的线程都是常见的,但是选择取决于应用程序的密封需求。例如,花园软管使用带有橡胶洗衣机的直线来密封,而钢制管道则使用带胶带的锥形线。
Tap Drill图表是一张表格,可以告诉您在敲击线程之前要使用哪个钻头。钻得太大的孔,螺纹将很浅,容易泄漏。钻得太小,在切割过深的螺纹时,水龙头可能会结合甚至破裂。遵循图表可为您提供最佳的线程参与度,通常约为75%,这可以使强度与轻松敲击。换句话说,大约四分之三的全螺纹高度形成,在敲击过程中产生强烈的固定,没有过多的扭矩。在下一部分中,我们将重点介绍北美最常见的管道螺纹标准:NPT:NPT,并为NPT管道TAPS提供全面的Tap Drill图表。

NPT代表国家管道锥线。它是美国和加拿大用于管道,空气软管,燃油管线和许多其他应用的标准锥形管线。如果您曾经将PTFE(Teflon)胶带包裹在管道或安装中,那么您很可能已经使用了NPT线。这些线的比例为1:16,这意味着每16英寸长的直径增加1英寸(每英尺约0.75英寸)。相对于管道的中心线,这对应于1.79°半角度。这似乎似乎很小,但是足以确保雄性NPT拟合被拧入女性端口,它们越远,螺纹楔子更紧密,从而产生了自封的干扰。
NPT使用与标准的美国螺纹相同的60°螺纹轮廓,但具有扁平的波峰和根源,以增加强度。在ANSI/ASME B1.20.1中定义了所有临界维度和公差,包括每英寸线(TPI),音高直径限制和线程接合长度。管道尺寸由名义内径(例如½“或¾”)命名,但该数字不能反映实际的外径。例如,¾“ NPT管道的测量约为1.050”。此外,由于诸如BSPT和NP之类的标准共享标称大小,但使用不同的音高或线程表单,因此您必须指定名义大小(以匹配OD)和TPI(以匹配线程螺距)以选择正确的点击或拟合。
为了给出正式的NPT几何感,以½英寸的NPT线程为例:它具有14个TPI和16个锥度的1个。螺纹形式是扁平的60°“ V”,其半角度的圆锥形为1°47'24''(1.7899°),与中心线同样应用于男性和女性线。当您手动安装配件时,大约3-4个线(“ L1尺度长度”)的尺寸很小;然后,使用扳手添加另外1.5-3个“扳手化妆”线以完成密封。
您经常会看到商店的速记,例如“ MIP/FIP”或“ MNPT/FNPT”(雄性/雌性铁管或NPT),以区分外部线和内部线,而ANSI则将其称为外部或内部NPT,但昵称使其很快识别出哪个在商店地面上。
因为雄性和女性线都是锥形的,因此拧紧它们会产生楔子效果。螺纹侧面互相挤压,形成一个机械强度且非常紧密的关节。您会注意到,只需几回合后,正确收紧的NPT关节就会感到贴合 - 这是锥度完成工作的锥度。不过,NPT线程并不是完全防漏的。螺纹之间存在很小的螺旋间隙,如果您不使用密封剂,则可能会泄漏。这就是为什么安装程序在组装前将雄性螺纹包裹在液体/粘贴密封剂上的雄性线:它可以润滑螺纹并填充微间隙,从而确保气体或水密密封。在燃油气或液压系统中,切碎的胶带可以堵塞阀,技术人员通常更喜欢糊密封剂。
NPT线程在日常和工业环境中无处不在。住宅水和天然气管道依赖于NPT配件来可靠泄漏。气动工具和空气压缩机在软管,阀门和快速连接耦合器上使用NPT连接器。在汽车和重型机械中,NPT配件可为传感器(例如油压发件人)和流体线(制动或冷却液系统)提供,并为其简单起见以及广泛的现成零件而珍贵。由于符合ANSI的水龙头,死亡和配件都遵循相同的规格,因此您可以不用担心混合品牌。这种通用的兼容性使NPT成为北美的首选管道。
当在孔中创建内部NPT螺纹(例如,敲击管道装件或储罐中的一个孔中的孔)时,您必须首先钻一个适当的尺寸孔。由于NPT螺纹是锥形的,因此钻孔通常比水龙头的最大直径小一点,以使水龙头随着锥度的前进而切割锥度。下面是通用管道尺寸的全面NPT Tap钻图:
| 名义管尺寸(英寸) | 每英寸线(TPI) | 点击钻(英寸) | 抽气钻(mm) | 线程参与(%) |
| 1/16 | 27 | 0.242 | 6.15 | 〜75% |
| 1/8 | 27 | 0.332 | 8.43 | 〜75% |
| 1/4 | 18 | 0.4375(7/16英寸) | 11.11 | 〜75% |
| 3/8 | 18 | 0.5625(9/16英寸) | 14.29 | 〜75% |
| 1/2 | 14 | 0.7031(45/64英寸) | 17.86 | 〜75% |
| 3/4 | 14 | 0.9063(29/32“) | 23.02 | 〜75% |
| 1 | 11½ | 1.1406(1-9/64英寸) | 28.97 | 〜75% |
| 1¼ | 11½ | 1.4844(1-31/64英寸) | 37.70 | 〜75% |
| 1½ | 11½ | 1.7188(1-23/32英寸) | 43.66 | 〜75% |
| 2 | 11½ | 2.2188(2-7/32英寸) | 56.36 | 〜75% |
| 2½ | 8 | 2.6250(2-5/8“) | 66.67 | 〜75% |
| 3 | 8 | 3.2500(3-1/4英寸) | 82.55 | 〜75% |
| 3½ | 8 | 3.7500(3-3/4英寸) | 95.25 | 〜75% |
| 4 | 8 | 4.2500(4-1/4英寸) | 107.95 | 〜75% |
笔记:
这是一个干密封的锥形管螺纹,通常称为dryseal NPT或管道螺纹燃料。它具有与标准NPT相同的锥度(1:16)和线螺距,也具有60°螺纹角度。关键区别在于螺纹的顶峰和根设计:NPTF线在波峰和根上的间隙为零,从而形成了一种干扰拟合,可将金属对金属固定而无需任何密封剂。这使得NPTF非常适合对超透露率敏感的应用,即使是微小的泄漏或密封剂污染也是不可接受的。尽管NPTF和NPT具有尺寸并将其物理贴合,但仅交配NPTF雄性和女性会产生干密封。 NPTF由ANSI/ASME B1.20.3定义,而标准NPT则使用B1.20.1。
典型用途:高压液压系统;燃料系统;和其他流体功率应用(例如,制动系统组件或燃油轨配件)。
该螺纹标准具有与相应的NPT大小相同的螺纹角,形状和音高,但它是直(平行)而不是锥形的。虽然NPS线将拧到相同尺寸和TPI的NPT拟合上,但其缺乏锥度会阻止楔形密封件,并且可能会泄漏。 NPS线用于机械连接或由O形圈或垫圈等单独元素提供密封的地方。
典型用途:电导管螺纹(通常称为NPSM),消防软管耦合或大型直径水管工会以及燃气灯笼或老式的管道工会,密封垫圈或垫圈会产生密封。

该管道线系统通常在英国,欧洲,亚洲和北美以外的许多地区使用。它有两个标准:BSPT(英国标准管锥)和BSPP(英国标准管平行)。 BSPT是一个锥形线,旨在通过楔入形成压力电离接头,概念与NPT相似,但它使用55°螺纹角(Whitworth形式),带有圆形的波峰和根,而不是NPT的60°扁平轮廓。每个名义尺寸的线程螺距也不同于NPT,因此BSPT和NPT配件是不相容的,不会正确密封或将其螺纹多于一两个转。 BSPP线是笔直的(平行),并且不会自行密封;他们依靠端口面上的粘合洗衣机或O形圈(例如,阀门上的“ G”线或圆柱体在肩膀下使用O形圈)。 BSP标准标准由ISO 7-1(锥形管螺纹)和ISO 228-1(平行管螺纹)定义。实际上,标记为“ BSP”或“ G线”的配件需要匹配的BSP螺纹零件或适配器与NPT交配。
典型用途:欧洲管道;带有BSPT螺纹的气动和液压系统(例如,空气压缩机耦合器);和带有BSPP螺纹的液压组件端口(例如,带有O形圈密封的G1/4和G1/2圆柱接头)。
以下是NPT,NPTF,NP,BSPT和BSPP的简明比较:
| 线程类型 | 锥度与平行 | 螺纹角度 | 密封法 | 标准 | 典型用途 |
| npt | 锥 | 60° | 金属至金属楔形剂 +密封剂 | ANSI/ASME B1.20.1 | 一般管道,气动,燃油管线,液压配件 |
| NPTF | 锥 | 60° | 金属到金属干式(无密封剂) | ANSI/ASME B1.20.3 | 高压液压系统,燃油系统,制动配件 |
| NPS | 平行线 | 60° | 单独的垫圈/O形圈 | ANSI/ASME B1.20.1 | 电导管(NPSM),消防耦合,工会 |
| BSPT | 锥 | 55°(惠特沃思) | 金属至金属楔形剂 +密封剂 | ISO 7-1 | 欧洲管道,气动,液压系统 |
| BSPP | 平行线 | 55°(惠特沃思) | 单独的粘合洗衣机/O形圈 | ISO 228-1 | 液压组件端口(G-Threads),通用配件 |
为了进行快速参考,下表列出了推荐的钻头大小,用于直接敲击锥形管螺纹(NPT&NPTF)和直管螺纹(NPS&NPSF),而无需转换:
| 管道水龙头尺寸 | NPT&NPTF TPI | 钻(英寸 / mm) | NPS TPI | 钻(英寸 / mm) |
| 1/16英寸 | 27 | 0.242 / 6.15(c) | 27 | 0.242 / 6.15(c) |
| 1/8英寸 | 27 | 0.332 / 8.43(q) | 27 | 0.332 / 8.43(q) |
| 1/4英寸 | 18 | 0.4375 / 11.11(7/16) | 18 | 0.4375 / 11.11(7/16) |
| 3/8英寸 | 18 | 0.5625 / 14.29(9/16) | 18 | 0.5625 / 14.29(9/16) |
| 1/2英寸 | 14 | 0.7031 / 17.86(45/64) | 14 | 0.7031 / 17.86(45/64) |
| 3/4英寸 | 14 | 0.9063 / 23.02(29/32) | 14 | 0.9063 / 23.02(29/32) |
| 1英寸 | 11½ | 1.1406 / 28.97(1-9 / 64) | 11½ | 1.1406 / 28.97(1-9 / 64) |
| 1¼英寸 | 11½ | 1.4844 / 37.70(1-31 / 64) | 11½ | 1.4844 / 37.70(1-31 / 64) |
| 1½英寸 | 11½ | 1.7188 / 43.66(1-23 / 32) | 11½ | 1.7188 / 43.66(1-23 / 32) |
| 2英寸 | 11½ | 2.2188 / 56.36(2-7 / 32) | 11½ | 2.2188 / 56.36(2-7 / 32) |
| 2½英寸 | 8 | 2.6250 / 66.67(2-5 / 8) | 8 | 2.6250 / 66.67(2-5 / 8) |
| 3英寸 | 8 | 3.2500 / 82.55(3-1 / 4) | 8 | 3.2500 / 82.55(3-1 / 4) |
| 3½英寸 | 8 | 3.7500 / 95.25(3-3 / 4) | 8 | 3.7500 / 95.25(3-3 / 4) |
| 4英寸 | 8 | 4.2500 / 107.95(4-1 / 4) | 8 | 4.2500 / 107.95(4-1 / 4) |
当谈到金属表面处理时,阳极氧化通常是第一个想到的方法,尤其是铝。然而,还有一种更通用的替代方案:电镀。与仅限于特定金属的阳极氧化不同,电镀适用于更广泛的材料。通过在零件上沉积一薄层金属,可以显着增强零件的外观、耐腐蚀性、耐用性和导电性。
不锈钢只是众多钢种中的一种。它不仅具有强度和韧性,而且还具有优异的耐腐蚀性、良好的机械加工性和焊接特性。它被认为是一种兼具耐用性和成本效益的理想数控加工材料。
想一想金属汤匙。如果您在手柄上轻轻按下,它会弯曲一点,但放手后立即弹回。不过,更努力地推动,勺子会永久弯曲。那时,您已经超越了汤匙的屈服强度。在本文中,我们将探讨屈服强度的含义,与相关思想(如拉伸强度和弹性限制)进行比较,以及为什么在现实世界中它很重要。我们还将研究影响强度和常见材料的典型值的因素。 什么是屈服强度? 屈服强度是材料开始永久变形的应力水平。简而言之,这是材料停止反弹(弹性行为)并以无法完全逆转的方式弯曲或伸展的点。在屈服强度以下,当您卸下力时,材料恢复为原始形状(就像弹簧可以追溯到其长度)。超过屈服强度,材料永远改变了:它已经屈服了,这意味着它已经经历了塑性变形。 为了更好地理解这一点,让我们分解两个关键术语:压力和压力。应力是将力施加到材料除以其横截面区域的材料,或仅仅是材料内部力的强度。您可以将其视为压力,但压力描述了内部反应而不是外部推动。应变是材料在响应中的变化多少,计算为长度的变化除以原始长度。当我们策划压力抵抗压力时,我们会得到一个应力 - 应变曲线这显示了材料随着负载的增加的表现。 在应力 - 应变曲线的早期,材料的行为表现:压力和应变是成比例的(根据Hooke定律的直线),一旦去除负载,材料就会恢复其原始形状。该区域的末端是弹性限制 - 占地,某些变形仍然是永久性的。屈服强度标志着从弹性行为到塑性行为的转变,并定义了可逆变形和不可逆变形之间的边界。 对于许多延性金属,例如低碳钢,这种过渡是逐渐而不是锋利的。为了始终定义屈服强度,工程师经常使用0.2%的偏移方法:他们绘制一条平行于曲线弹性部分的线,但变为0.2%应变。该线相交曲线的点被视为屈服强度。这提供了一种实用,标准化的方法,即使不存在明显的产量点,也可以测量屈服强度。 屈服强度与拉伸强度 正如我们所定义的那样,屈服强度是材料开始永久变形的压力。拉伸强度(通常称为终极拉伸强度(UTS))是材料破裂之前可以承受的最大压力。一旦达到该点,材料将不再承担额外的负载,并且很快就会裂缝。 两者都描述了材料对压力的反应,但它们代表不同的限制:屈服强度标志着永久变形的开始,而拉伸强度则标志着断裂点。例如,在拉动钢棒时,它首先会弹性伸展。超越屈服强度,并实现永久伸长率。继续前进,直到达到拉伸强度为止,杆最终将抢购。 在实践设计中,工程师更多地专注于产量强度,因为组件必须保持功能,而不会造成持久损坏。拉伸强度仍然很重要,但通常标志着失败条件永远不会在服务中发生。 除拉伸强度外,屈服强度还经常与其他两个概念相混淆: 弹性极限:弹性极限是材料可以承受的最大应力,一旦去除负载,仍将完全返回其原始形状。低于此极限,所有变形都是弹性和可逆的。在许多情况下,弹性极限非常接近屈服强度,因此两者通常被视为相同。尽管弹性极限标志着精确的物理边界,但屈服强度提供了标准化的工程值,可以始终如一地测量并用于安全设计。 比例极限:该术语来自应力 - 应变曲线的线性部分。比例限制是遵循胡克定律的压力和压力直接比例增加的点。它通常发生在弹性极限和屈服强度之前。在这一点之外,曲线开始弯曲 - 尽管材料仍然具有弹性,但这种关系不再是完美的线性。 影响力强度的因素 屈服强度无法保持固定 - 它可以根据几种物质和环境因素而改变。这是一些最常见的: 材料组成(合金元素) 金属的构成对其产量强度产生了重大影响。在金属中,添加合金元素可以使它们变得更坚固。例如,当添加碳,锰或铬等元素时,钢的强度也会增强 - 尽管碳也更脆。铝合金从铜,镁或锌等元素中获得强度。这些添加物在金属内部产生了微小的障碍,从而阻止了位错运动(塑性变形的原子级载体),从而提高了强度。简而言之,金属的“食谱”可以使弯曲更难或更容易。这就是为什么苏打中的铝易于柔软而柔软的,而飞机机翼中的铝(与其他金属混合在一起)具有更高的屈服强度。 晶粒尺寸(微观结构) 通常,较小的晶粒意味着更高的强度,这是霍尔 - 格什关系描述的趋势。原因是晶界充当脱位运动的障碍,因此更细的谷物会产生更多的障碍,并使金属更强壮 - 到达一点点。冶金学家通过控制的固化或热机械处理来完善晶粒尺寸。例如,许多高强度的钢和超合金用非常细的晶粒设计以最大化屈服强度,而晶粒非常大的金属往往更容易产生。 热处理 金属加热和冷却的方式可以改变其结构,从而改变其屈服强度。退火(缓慢加热和冷却)软金属,降低其屈服强度,并通过缓解内部应力来使其更具延展性。淬火(在水或油中快速冷却)将结构锁定到坚硬的,压力的状态,大大提高了屈服强度,但也使金属变脆。为了恢复平衡,淬灭通常是回火,一个适度的加热步骤,可改善韧性。 通过选择正确的热处理,制造商可以根据应用使金属更难或更柔软。例如,对弹簧钢进行处理以达到高屈服强度,因此它可以弯曲而不会变形,而钢丝首先要退火以易于塑形,然后再加强。 制造过程(冷工作) 如何机械处理材料也可以改变其屈服强度。冷工作(在室温下变形金属,例如冷滚动或冷图)通过称为工作硬化的机制提高了强度。当您将金属变形时,您会在其晶体结构中引入错位和纠缠,这使得进一步变形更加困难 - 实际上,金属随着变形而变得更强壮。这就是为什么在热卷(不工作)条件下,冷滚动钢通常比同一钢具有更高的屈服强度。 温度和环境 根据经验,大多数金属在高温下会失去屈服强度。热使金属变软,因此可以用较小的力变形。在非常低的温度下,有些材料变得更加脆弱。它们塑性变形的能力降低了,因此尽管屈服应力在技术意义上可能会增加,但它们比产量更有可能破裂。 诸如腐蚀或辐射等环境因素也会降解材料。腐蚀会产生凹坑或减少横截面区域,从而有效减少结构在屈服之前可以承受的负载。例如,生锈的钢梁在载荷下可能会产生的厚度比未腐蚀的束较低,因为其有效厚度会降低,并且来自锈蚀的微裂缝会浓缩压力。 产量不同材料的强度 应力 - 应变曲线提供了一种简单的方法来比较不同材料对负载的反应方式。在上图中,我们可以看到四个典型的行为。随着压力的增加,每个反应都不同,其屈服强度反映了这些差异。 脆性材料:脆性材料,例如玻璃或陶瓷,几乎没有塑性变形。他们沿着几乎直线直线直至突然断裂。他们的屈服强度非常接近他们的最终力量,因为他们并没有真正“屈服” - 它们中断。 强但不是延性材料:某些材料(例如高强度钢)可以承受高应力,但显示有限的延展性。它们具有很高的屈服强度,这意味着它们可以很好地抵抗永久性变形,但是在破裂之前并没有伸展太多。 […]
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