8(812)319-01-10    8(800)250-54-45
site@svm24.ru

Меню

Кабинет

Механические свойства крепёжных изделий

17 марта 2021 Просмотров: 1
Механические свойства крепёжных изделий

Механические свойства крепёжных изделий определяют способность резьбового соединения воспринимать растягивающие и срезающие нагрузки без деформации и разрушения. При этом под механическими свойствами мы понимаем твердость материала, предел прочности и предел текучести готового крепёжного изделия при осевом растяжении. Твёрдость материала крепёжного изделия определяется его способностью не деформироваться под воздействием нагрузки, т.е. сохранять исходную форму и размеры под нагрузкой. Пределы прочности и текучести, в свою очередь, основываются на данных о разрушающих и пробных нагрузках при испытании на растяжение. Если с разрушающей нагрузкой все понятно, так как при достижении этой нагрузки происходит физическое разрушение или разрыв металла, то с пробной нагрузкой не все так просто. Если ориентироваться на данные стандартов, то под пробной нагрузкой понимается значение осевой растягивающей нагрузки, при которой отсутствует остаточная деформация болта или шпильки. Фактически пробная нагрузка примерно на 10% меньше предела текучести, при котором начинает появляться необратимая деформация металла. Таким образом, механические свойства крепёжных изделий являются важным и понятным критерием их оценки, а правильный подбор крепежа под требуемые нагрузки необходимым условием работоспособности болтового соединения, а также способности сохранять свою целостность в течении длительного времени.

Такой подход обусловлен тем, что осевое усилие в болтовом соединении, созданное при затяжке гайки, является важнейшим условием возникновения большой силы трения между соединяемыми деталями, и, следовательно, непосредственно влияет на способность болтового соединения воспринимать срезающие или поперечные нагрузки. Не менее важным условием, влияющим на надежность болтового соединения, является отсутствие деформации стержня болта и поверхности шайбы. Так как при появлении таких деформаций снижается осевое натяжение в соединении, появляются зазоры между крепёжными изделиями и, в конечном итоге, возникает опасность самоотвинчивания гайки. Для оценки механических свойств плоских шайб применяется только их твёрдость, так как в соединении шайба испытывает сжимающие нагрузки и должна сопротивляться смятию при затяжке гайки и в процессе эксплуатации.

Согласно ГОСТ ISO 898-1-2014 механические свойства болтов, винтов и шпилек однозначно определяются их классом прочности. Каждый класс прочности описывает диапазон механических свойств и химического состава стали. Такая классификация значительно упрощает работу по подбору крепёжных изделий для болтового соединения, которое должно работать под воздействием определённых нагрузок. Во-первых, необходимо соблюдать требования ГОСТ ISO 898-2-2015 по соответствию классов прочности гайки и болта, и во-вторых – требование ISO 7089 и ISO 7090 по соответствию твердости шайб и класса прочности болтов. При этом класс прочности не определяет марку стали, из которой изготавливается болт, гайка или шпилька. Марка стали должна отвечать требованиям стандарта по механическим свойствам, химическому составу и выбирается производителем самостоятельно.

Стандартами предусмотрены такие испытания готовых крепёжных изделий как испытание на растяжение пробной нагрузкой или до разрыва для определения предела прочности, и определение твёрдости на поперечном срезе или на поверхности крепёжного изделия. Непосредственное измерение осевой нагрузки при разрыве болта или шпильки позволяет наиболее точно классифицировать их класс прочности. При этом полученное значение разрывной нагрузки, полученное на разрывной машине, отнесенное к площади сечения крепежного изделия, будет однозначно определять его предел прочности, а значит и класс прочности. Однако такой способ связан с полным механическим разрушением крепёжного изделия и не всегда допустим. Испытание растяжением пробной нагрузкой позволяет без разрушения проверить соответствие болта или шпильки классу прочности.

Контроль соответствия болта или гайки заявленному классу прочности возможен также на основании измерения их твердости. Полученное значение твердости должно находится в диапазоне значений, указанных для каждого класса прочности в ГОСТ ISO 898-1-2014 или ГОСТ ISO 898-2-2015. Измерение твердости осуществляется с помощью твердомера по одной из трёх шкал: Виккерсу (HV), Бринеллю (HB), Роквеллу (HRC). При этом для измерения твердости на поверхности крепёжных изделий нет необходимости его разрезать, достаточно только удалить защитное покрытие. Процесс измерения производится на стационарных или переносных твердомерах. Компания СВМ проверяет геометрические параметры и твердость крепёжных изделий силами своих специалистов на своём центральном складе, что позволяет обеспечить соответствие их характеристик и размеров требованиям стандартов.

Маркировка классов прочности болтов и винтов согласно стандарту осуществляется на головке в виде цифр, например: 8.8, 10.9, 12.9. Это правило действительно для болтов и винтов с полной нагрузочной способностью, таких как самые распространенные болты с шестигранной головкой DIN 931 / ISO 4014, DIN 933 / ISO 4017, а также винты с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником DIN 912 / ISO 4762. Для винтов с низкой головкой или, как они называются в стандарте, винтов с уменьшенной нагрузочной способностью в маркировке класса прочности добавляется «0», например: 08.8, 010.9. Такая маркировка свидетельствует о том, что из-за конструктивной особенности головки таких винтов они не выдерживают максимальной нагрузочной способности при растяжении, но соответствуют при этом заявленному классу прочности. Примерами таких винтов являются: винт с уменьшенной цилиндрической головкой DIN 6912 или DIN 7984, винт с потайной головкой DIN 7991 / ISO 10642.

Классы прочности нормальных и высоких гаек обозначаются одной цифрой, и она соответствует первой цифре максимального класса прочности болта или шпильки, с которым она может быть установлена. Получается, что гайка шестигранная по DIN 934 / ISO 4032 с классом прочности 10 может должна быть применена с болтами и шпильками классом прочности 10.9, допустимо её применять с классом прочности 8.8, и не допустимо - с 12.9. Для низких гаек, высота которых составляет меньше 0.45D (где D – диаметр резьбы), к классу прочности добавляют «0», и это означает что нагрузочная способность таких гаек ниже, чем у нормальных гаек. И хотя твердость низких гаек будет сопоставима с твёрдостью нормальных и высоких гаек, а именно: класс прочности 04 близок к классу 6 и 8, а класс прочности 05 – к классу 10, максимальная нагрузка для низких гаек будет меньше практически в два раза.

Располагая данными о допустимых осевых нагрузках для болтов и шпилек, мы можем быть уверены, что контроль этой осевой нагрузки обеспечит нам эффективную и долговременную эксплуатацию резьбового соединения. Распространенным и надежным способом оценки правильности сборки резьбового соединения является контроль момента затяжки. Момент затяжки резьбового соединения зависит от класса прочности крепёжного изделия и оказывает непосредственное влияние на качество работы соединения. Сложность оценки момента затяжки связана с тем, что прямым критерием оценки правильной затяжки резьбового соединения является осевая нагрузка, но отсутствует простой и надежный способ её измерения. Момент затяжки можно достаточно просто проконтролировать – с помощью динамометрического ключа, но момент затяжки зависит от силы трения в резьбовом соединении и температуры металла, и при одном и том же моменте затяжки мы получим разное осевое усилие, применяя смазку для резьбы или без нее. Поэтому рекомендуется при выборе величины момента затяжки руководствоваться стандартом ГОСТ Р ИСО 898-7-2015, где указана методика определения минимального разрушающего момента и приведена таблица для некоторых размеров резьбы.

Минимальный разрушающий момент затяжки

Резьба Шаг резьбы Минимальный разрушающий момент затяжки, Нм
Класс прочности
8.8 10.9 12.9
М1 0.25 0.033 0.040 0.045
М2 0.4 0.37 0.45 0.50
М3 0.5 1.5 1.9 2.1
М4 0.7 3.6 4.4 4.9
М5 0.8 7.6 9.3 10
М6 1 13 16 17
М8 1.25 33 40 44
М8 1 38 46 52
М10 1.5 66 81 90
М10 1 84 102 114
М10 1.25 75 91 102

Отдельное внимание нужно уделить при использовании стопорных гаек, например DIN 985 / ISO 10511 или DIN 6923 / ISO 4161, и стопорных шайб, например DIN 25203, так как при затяжке резьбы с такими стопорящими элементами значительно увеличивается сила трения в соединении. Для каждого такого случая необходимо руководствоваться рекомендациями соответствующих стандартов, чтобы избежать ошибок, которые могут повлиять на работоспособность резьбового соединения.

Вернуться к списку
Поделиться ссылкой на корзину
Ваше сообщение успешно отправлено.
Форма обратной связи
Сoхранить корзину как смету
Подписка на рассылки
Вы успешно подписаны на рассылки.