Wszystko o wytrzymałości śruby

Elementy złączne stanowią duży asortyment na rynku. Mogą być używane zarówno do zwykłego łączenia różnych części konstrukcji, jak i do tego, aby system wytrzymywał zwiększone obciążenia, aby był bardziej niezawodny.

Śruba jest łącznikiem cylindrycznym z gwintem na zewnątrz. Zwykle ma łeb sześciokątny przeznaczony na klucz. Połączenie wykonuje się nakrętką lub innym gwintowanym otworem. Przed stworzeniem łączników śrubowych śruby nazywano dowolnymi produktami w postaci pręta.

Konstrukcja śruby jest następująca.

Z jego pomocą reszta łącznika jest przekazywana momentem obrotowym... Może mieć sześciokątny, półokrągły, półokrągły ze śrubą, cylindryczny, cylindryczny z sześciokątnym wgłębieniem, wpuszczany i wpuszczany ze śrubą.

Jest podzielony na kilka typów:

• standard;
• do montażu w otworze z przerwą;
• do montażu w otworze rozwiertaka;
• z trzpieniem o zmniejszonej średnicy bez gwintu.

Może mieć następujące formy:

• okrągły;
• nakrętka motylkowa;
• sześciokątny (z fazkami niska/wysoka/normalna, koronowa i szczelinowa).

Istnieje wiele rodzajów śrub, wszystko zależy od tego, jakie cechy powinna mieć konstrukcja podczas pracy. Klasa wytrzymałości śrub opisuje ich właściwości mechaniczne.

Wytrzymałość to właściwość produktu charakteryzująca się odpornością na zniszczenie przez czynniki zewnętrzne. Każdy producent musi wskazać wytrzymałość produktu, aby podczas instalacji lub montażu było jasne, czy elementy złączne są odpowiednie w określonych przypadkach. Siła jest mierzona za pomocą dwóch liczb oddzielonych kropką lub dwucyfrowej i jednocyfrowej liczby, również oddzielonych kropką:

• 3.6 - elementy łączące wykonane ze stali niestopowej, nie stosuje się dodatkowego hartowania;
• 4.6 - używany do produkcji stali węglowej;
• 5.6 - wykonane są ze stali bez hartowania końcowego;
• 6.6, 6.8 - okucia wykonane ze stali węglowej, bez zanieczyszczeń;
• 8.8 - do stali dodawane są składniki takie jak chrom, mangan czy bor, dodatkowo gotowy metal jest odpuszczany w temperaturze powyżej 400°C;
• 9.8 - ma minimum różnic w stosunku do poprzedniej klasy i wyższą wytrzymałość;
• 10.9 - do produkcji takich śrub pobiera się stal z dodatkowymi dodatkami i odpuszczaniem w temperaturze 340-425 ° C;
• 12.9 - stosowana jest stal nierdzewna lub stopowa.

Pierwsza liczba oznacza wytrzymałość na rozciąganie (1/100 N/mm2 lub 1/10 kg/mm2), czyli 1 milimetr kwadratowej śruby 3,6 wytrzyma pęknięcie 30 kilogramów. Druga liczba to procent granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie. Oznacza to, że śruba 3,6 nie odkształci się do siły 180 N/mm2 lub 18 kg/mm2 (60% wytrzymałości końcowej).

Na podstawie wartości wytrzymałości śruby łączące są podzielone na następujące opcje.

• Zerwanie przy rozciąganiu na wewnętrznej średnicy śruby. Im wyższa wytrzymałość łącznika, tym większe prawdopodobieństwo, że śruba odkształci się pod obciążeniem, czyli rozciągnie się.
• Funkcjonuje do cięcia śruby w dwóch płaszczyznach. Im niższa siła, tym większe prawdopodobieństwo, że montaż się nie powiedzie.
• Rozciąganie i ścinanie — ścina łeb śruby.
• Tarcie - tutaj następuje zgniecenie materiału pod łącznikami, to znaczy działają one na cięcie, ale z dużym napięciem łączników.

Granica plastyczności - jest to największe obciążenie, ze wzrostem, w którym następuje odkształcenie, którego nie można przywrócić w przyszłości, to znaczy, że połączenie śrubowe zwiększy się po pewnych czynnościach. Im cięższa konstrukcja może wytrzymać, tym wyższy przepływ. Przy obliczaniu obciążenia zwykle przyjmuje się 1/2 lub 1/3 granicy plastyczności. Weźmy za przykład łyżkę kuchenną – zgięcie jej na bok tworzy inny przedmiot. Płynność została zerwana - doprowadziło to do deformacji, ale sam materiał nie pękł. Można stwierdzić, że sprężystość stali jest wyższa niż jej plastyczność.

Kolejnym przedmiotem jest nóż, który złamie się po zgięciu. W konsekwencji siła wytrzymałości i plastyczności są takie same. Produkty o takich cechach są również nazywane kruchymi. Granica rozciągania - zmiana wielkości i kształtu materiału pod wpływem czynników zewnętrznych, przy jednoczesnym zachowaniu produktu. Innymi słowy, jest to procentowe wydłużenie materiału w porównaniu z pierwotną próbką. Ta cecha pokazuje długość śruby przed złamaniem. Klasyfikacja wielkości - im większa powierzchnia, tym większa odporność na skręcanie.

Łączniki są również podzielone według takiego wskaźnika, jak dokładność. W produkcji stosowane są różne metody gwintowania i obróbki powierzchni. Może być podniesiony, normalny i szorstki.

• C to przybliżona dokładność. Te łączniki nadają się do otworów o 2-3 mm większych niż sam pręt. Przy takiej różnicy średnic stawy mogą się poruszać.
• B to normalna dokładność. Elementy łączące montuje się w otworach o 1-1,5 mm szerszych niż pręt. Poddają się mniejszym odkształceniom w porównaniu z poprzednią klasą.
• A - wysoka dokładność... Otwory dla tej grupy śrub mogą być szersze o 0,25-0,3 mm. Elementy złączne mają dość wysoki koszt, ponieważ są wytwarzane przez toczenie.

W przypadku elementów złącznych wykonanych ze stali nierdzewnej wskazują nie klasę, ale wytrzymałość na rozciąganie, ich oznaczenie jest inne - A2 i A4, gdzie:

• A to austenityczna struktura stali (żelazo wysokotemperaturowe z krystaliczną siecią GCC);
• cyfry 2 i 4 to oznaczenie składu chemicznego materiału.

Śruby ze stali nierdzewnej mają 3 wskaźniki wytrzymałości - 50, 70, 80. W produkcji śrub o wysokiej wytrzymałości stosuje się stopy o wyższej twardości i wytrzymałości. Takie materiały są droższe niż stal węglowa. Klasa wytrzymałości zmienia się - 6,6, 8,8, 9,8, 10,9, 12,9. Również w celu zwiększenia wydajności przeprowadza się etap obróbki cieplnej, który zmienia skład chemiczny i strukturę materiału. Możliwa praca w temperaturach poniżej 40°C - posiada oznaczenie U. 40-65°C jest oznaczony jako HL.

Twardość śruby To zdolność materiału do przeciwstawiania się wnikaniu innego ciała w jego powierzchnię. Twardość śrub jest mierzona przez Brinella, Rockwella i Vickersa. Testy twardości Brinella przeprowadzane są na twardościomierzu, jako indeter (obiekt prasowany) służy hartowana kulka o średnicy 2,5, 5 lub 10 milimetrów. Rozmiar zależy od grubości testowanego materiału. Wcięcie następuje w ciągu 10-30 sekund, czas zależy również od badanego materiału. Powstały wydruk jest następnie mierzony za pomocą lupy Brinella w dwóch kierunkach. Stosunek przyłożonego obciążenia do powierzchni wgłębienia jest definicją twardości.

Metoda Rockwella również opiera się na wcięciu. Diamentowy stożek pełni funkcję czujnika do twardych stopów, a stalowa kulka o średnicy 1,6 milimetra do miękkich stopów. W tej metodzie badanie odbywa się w dwóch fazach. Najpierw następuje naprężenie wstępne, aby materiał i końcówka zetknęły się z bliskim kontaktem. Następnie główny ładunek trwa przez krótki czas.Po usunięciu obciążenia roboczego mierzy się twardość. Oznacza to, że obliczenia zostaną wykonane zgodnie z głębokością, na której pozostaje indeter, z zastosowanym napięciem wstępnym. W tej metodzie rozróżnia się 3 grupy twardości:

• HRA - do metali bardzo twardych;
• HRB - dla stosunkowo miękkich metali;
• HRC - do stosunkowo twardych metali.

Twardość Vickersa zależy od szerokości nadruku. Wciśnięta końcówka to piramida diamentowa o czterech ścianach. Mierzone poprzez obliczenie stosunku obciążenia do powierzchni wynikowego znaku. Pomiary wykonywane są pod mikroskopem zamontowanym na sprzęcie. Metoda ta charakteryzuje się zwiększoną dokładnością i nadwrażliwością. Metody pomiarowe stosowane zgodnie z GOST w czasach sowieckich nie pozwalały na określenie wszystkich maksymalnych dopuszczalnych obciążeń elementów złącznych, dlatego wyprodukowane materiały były złej jakości.

• Lemeshny... Z jego pomocą mocowane są zawieszone ciężkie konstrukcje. Najczęściej używany w rolnictwie.

• Meble. Główna różnica polega na tym, że nić nie jest nakładana na cały pręt. Głowica jest gładka - odbywa się to tak, aby śruba nie wystawała ponad płaszczyznę. Oprócz produkcji mebli łącznik ten znalazł zastosowanie w budownictwie.

• Droga. Używany podczas instalowania ogrodzeń. Wyróżnia go półokrągła główka, pod którą znajduje się kwadratowy zagłówek. Dzięki temu projektowi elementy są mocno zamocowane.

• Inżynieria mechaniczna... Najpopularniejszy typ używany w produkcji samochodów.

• Podróż. Wykorzystywany w budowie kolei, zwykle służy do łączenia części kolejowych. Nić jest nakładana na mniej niż połowę trzonka.

Wszystkie elementy złączne są oznakowane zgodnie z normami:

• GOST;
• ISO to system wprowadzony w większości stanów od 1964 roku;
• DIN to system stworzony w Niemczech.

Biorąc pod uwagę wszystkie wymagania i normy, do łba śruby stosuje się następujące oznaczenia:

• klasa wytrzymałości surowca, z którego wykonano elementy złączne;
• znak zakładu producenta;
• kierunek gwintu (zwykle wskazany jest tylko lewy kierunek, prawy nie jest zaznaczony).

Naniesione znaki mogą być głębokie lub wypukłe. Ich wielkość określi sam producent.

Zgodnie ze standardami GOST do śrub stosuje się następujące oznaczenia.

• Bolt - nazwa zapięcia.
• Precyzja śruby. Posiada dekodowanie liter A, B, C.
• Trzeci to numer wydajności. Może to być 1, 2, 3 lub 4. Pierwsze wykonanie nie zawsze jest wskazane.
• Oznaczenie literowe rodzaju nici. Metryczne - M, stożkowe - K, trapezowe - Tr.
• Wielkość średnicy gwintu jest zwykle podawana w milimetrach.
• Skok gwintu w milimetrach. Może być duży lub podstawowy (1,75 milimetra) i mały (1,25 milimetra).
• Kierunek gwintu LH jest lewoskrętny, gwint prawoskrętny nie jest w żaden sposób oznaczony.
• Rzeźba precyzyjna. Może być dobrze - 4, średni - 6, szorstki - 8.
• Długość zapięcia.
• Klasa wytrzymałości - 3,6; 4.6; 4,8; 5.6; 5.8; 6.6; 6,8; 8,8; 9,8; 10,9; 12.9.
• Oznaczenie literowe C lub A, czyli użycie stali spokojnej lub automatowej. To oznaczenie jest odpowiednie tylko dla śrub o wytrzymałości do 6,8. Jeśli wytrzymałość jest wyższa niż 8,8, zamiast tego oznaczenia zostanie zastosowany gatunek stali.
• Numer od 01 do 13 - te liczby wskazują rodzaj powłoki.
• Ostatnim jest również cyfrowe oznaczenie grubości powłoki.

Głównymi parametrami pomiaru wymiarów łączników są długość, grubość i wysokość. Aby określić te parametry, musisz najpierw wizualnie zrozumieć, jaki typ śruby jest dostępny. Średnicę łącznika można zmierzyć suwmiarką lub linijką. Pomiar dokładności odbywa się za pomocą zestawu kalibracyjnego PR-NOT - pass-not pass, czyli jeden element jest przykręcony do kotwy, drugi nie.Długość mierzy się również suwmiarką lub linijką.

Wskazane są wymiary śrub:

• M - wątek;
• D to rozmiar średnicy gwintu;
• P - skok gwintu;
• L - rozmiar śruby (długość).

Średnicę gwintu mierzy się w taki sam sposób, jak przy pomiarach śrub. Trudniej jest określić średnicę gwintu nakrętek. Zazwyczaj oznaczenie charakteryzuje zewnętrzną średnicę śruby, która zostanie wkręcona w nakrętkę, to znaczy otwór nakrętki będzie mniejszy. Dokładność średnicy można również zmierzyć za pomocą zestawu PR-NOT. Warto tutaj pamiętać, że rozmiar orzecha można zmniejszyć, normalny i zwiększyć.

Podczas budowy łączenie konstrukcji odbywa się głównie za pomocą połączeń śrubowych. Ich główną zaletą jest łatwy montaż, zwłaszcza jeśli porównamy połączenia spawane. Wzory stosowane do obliczania połączeń rozciąganych zależą od materiału podłoża (beton, stal, zaprawy i kombinacje materiałów).

Głównym warunkiem montażu elementów złącznych jest przytrzymanie śrub konstrukcji ogólnej... Najwyższa nośność kotew wiszących ze stali stopowej. Siła dodatkowych uderzeń może być dynamiczna, statyczna i maksymalna. Masa dodatkowego obciążenia nie przekracza 25% siły zrywającej trzon śruby.

Metoda ryglowania stała się bardzo popularna we współczesnym świecie. W oparciu o wszystkie cechy możesz wyróżnić punkty, na które powinieneś zwrócić szczególną uwagę przy wyborze:

• dziedzina działalności, na której będzie zastosowane zapięcie;
• projekt głowy;
• używany materiał;
• siła;
• czy istnieje dodatkowa powłoka ochronna;
• oznaczenie według GOST.

W następnym filmie znajdziesz więcej informacji na temat klas wytrzymałości w znakowaniu śrub.