Které šrouby jsou nejsilnější?
Pevnostní třídy šroubů, šroubů, svorníků, matic jsou nejdůležitějším parametrem při výběru spojovacího materiálu, který je dán technologií výroby a typem použité oceli.
Různé oceli odpovídají různým pevnostním třídám. Spojovací prvky různých pevnostních tříd však mohou být vyrobeny ze stejné oceli různými způsoby zpracování obrobku (soustružení na soustruhu a frézce, zápustkové kování na pěchovacím lisu) nebo dodatečné tepelné zpracování (kalení).
Třídy pevnosti šroubů, šroubů a svorníků
Pro označení pevnostních tříd šroubů, šroubů a svorníků z uhlíkové oceli se používá označení dvou čísel oddělených tečkou. Existuje 11 pevnostních tříd: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.
První číslo v označení šroubu udává 0,01 dílu jmenovité pevnosti v tahu (pevnost v tahu, která se měří v MPa (megapascalech) nebo N/mm² (newtonech na čtvereční milimetr)). Tento údaj také udává ≈ 0,1 dílu nominální pevnosti v tahu při měření pevnosti v tahu v kgf/mm² (kilogram síly na čtvereční milimetr).
Druhé číslo označuje 0,1 dílu poměru meze kluzu (napětí, při kterém začíná plastická deformace) k nominální pevnosti v tahu (pevnosti v tahu) – tedy pro trn pevnostní třídy 10.9 druhé číslo znamená, že trn patřící pro tuto třídu bude minimální mez kluzu rovna 90 % pevnosti v tahu, to znamená, že se bude rovnat: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 MPa (nebo N/mm²; nebo ≈90 kgf/mm²). Mez kluzu je maximální dovolené pracovní zatížení šroubu, šroubu nebo svorníku, než dojde k trvalé deformaci. Při výpočtu zatížení šroubů, šroubů nebo svorníků se používá dvojitý nebo trojitý bezpečnostní faktor.
Systém označení pro pevnostní třídy šroubů, šroubů a svorníků:
Příklad: Vlásenka pevnostní třídy 5.8: Určete pevnost v tahu 5/0,01=500 MPa (nebo 500 N/mm²; nebo ≈50 kgf/mm²)
Příklad: Svorník třídy pevnosti 5.8: Určete mez kluzu 500×0,8=400 MPa (nebo 400 N/mm²; nebo ≈40 kgf/mm²)
Již jsme poznamenali, že třída pevnosti spojovacích prvků závisí na jakosti použité oceli. Tuto závislost si ukážeme v následující tabulce:
| Třída pevnosti | ocel | Mez pevnosti, MPa | Mez výtěžnosti, MPa | Tvrdost podle Brinella, HB |
| 3,6 | St3kp; St3sp; St5kp; St5sp | 300-330 | 180-190 | 90-238 |
| 4,6 | St5kp; čl. 10 | 400 | 240 | 114-238 |
| 4,8 | čl. 10; St.10kp | 400-420 | 320-340 | 124-238 |
| 5,6 | čl. 35 | 500 | 300 | 147-238 |
| 5,8 | čl. 10; čl. 10kp; čl. 20; St.20kp | 500-520 | 400-420 | 152-238 |
| 6,6 | čl. 35; čl. 45 | 600 | 360 | 181-238 |
| 6,8 | čl. 20; St.20kp; čl. 35 | 600 | 480 | 181-238 |
| 8,8 | čl. 35; čl. 35X; čl. 38ХА; čl. 40X; čl. 45; Art.20G2R | 800-830 | 640-660 | 238-318 |
| 9,8 | čl. 35; čl. 35X; čl. 45; čl. 38ХА; čl. 40X; článek 30ХГСА; článek 35ХГСА; Art.20G2R | 900 | 720 | 276-342 |
| 10,9 | čl. 35X; čl. 38ХА; str. 45; čl. 45G; St.40G2; čl. 40X; Art.40X Select; článek 30ХГСА; Článek 35ХГСА | 1000-1040 | 900-940 | 304-361 |
| 12,9 | článek 30ХГСА; článek 35ХГСА; Art.40ХНМА | 1200-1220 | 1080-1100 | 366-414 |
Existují také speciální vysokopevnostní šrouby pro úzké průmyslové aplikace, které mají své vlastní označení pevnosti. Podle GOST 22353-77 a GOST R 52644-2006 strPevnost těchto šroubů je indikována hodnotou pevnosti v tahu (mez pevnosti) v kgf/cm²:
| Závit šroubu | Třída pevnosti | ocel | Mez pevnosti, MPa (kgf/cm²) | Relativní rozšíření, % | Specifická viskozita šroubů HL, MJ/m² (kgf m/cm²) | Maximální tvrdost podle Brinella, HB |
| M16-M27 | 110 | St. 40Kh Select (používají se také oceli 30Kh3MF, 30Kh2AF a 30Kh2NMFA) | 1100 (110) – 1350 (135) | minimálně 8 | minimálně 0,5 (5) | 388 |
| M30 | 95 | 950 (95) – 1150 (115) | 363 | |||
| M36 | 75 | 750 (75) – 950 (95) | ||||
| M42 | 65 | 650 (65) – 850 (85) | ||||
| M48 | 60 | 600 (60) – 800 (80) | ||||
| Šrouby lze vyrobit ve dvou verzích: | ||||||
| Verze U – pro klimatické oblasti s nejnižší možnou teplotou do -40 °C – písmeno U se v označení neuvádí. | ||||||
| Provedení HL – pro klimatické oblasti s nejnižší možnou teplotou od -40 °C do -65 °C – uvedeno ve značkách na hlavě šroubu za třídou pevnosti. | ||||||
Označení pevnostní třídy šroubů, šroubů
Podle systému ISO (International Standard Organization) podléhají značení šrouby a šrouby s průměrem závitu větším než 6 mm. Šrouby a šrouby s průměrem menším než 6 mm není nutné označovat.
Je třeba zdůraznit, že jsou označeny pouze šrouby s drážkou pro šestihranný klíč a jiným tvarem hlavy (válcová, půlkruhová, zápustná). Šrouby se všemi typy hlav, které mají Phillips nebo rovnou drážku, nemají žádnou pevnostní třídu. Rovněž šrouby a šrouby vyrobené řezáním a soustružením nejsou označeny (třídu pevnosti lze aplikovat na dodatečné přání zákazníka).
Šrouby nebo šrouby jsou označeny na koncové nebo boční ploše. Při aplikaci na boční povrch hlavy by měly být značky zapuštěny. Značení zvýšenými značkami je povoleno, ale zvýšení výšky šroubu nebo hlavy šroubu by nemělo přesáhnout:
- 0,1 mm – pro výrobky s průměrem závitu do 8 mm.
- 0,2 mm – pro výrobky s průměrem závitu od 8 mm do 12 mm.
- 0,3 mm – pro výrobky s průměrem závitu nad 12 mm.
Šrouby a šrouby s šestihrannou a hvězdicovou hlavou (včetně výrobků s přírubou) jsou označeny ochrannou známkou výrobce a označením pevnostní třídy na horní části hlavy vypouklými nebo zapuštěnými znaky (na straně se zapuštěnými znaky). Na šroubech a šroubech s přírubou, pokud není možné označit vrch hlavy při výrobě, jsou značky aplikovány na přírubu.
Pokud nelze použít třídu pevnosti (3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9) z důvodu tvaru hlavy nebo její malé velikosti, jsou označeny symboly podle číselníku. použitý. Tyto symboly jsou uvedeny v následující tabulce:
Značení třídy pevnosti čepu
Svorníky jsou označeny čísly pevnostní třídy pouze s průměrem závitu nad 12 mm.
Kvůli jejich malému průměru (M8, M9, M10, M11) se čepy obtížně označují pomocí digitálních razítek. Takové výrobky mohou být označeny pomocí alternativních značek na konci maticového konce čepu:
Svorníky jsou také označeny značkou s hloubkovými značkami a použitím označení třídy pevnosti s ochrannou známkou výrobce na bezzávitové části kolíku:
Pevnostní třídy matic a jejich značení
Pevnostní třída matic z uhlíkové oceli normální výšky (0,8 průměru), vysokých matic (1,2 průměru) a zvláště vysokých matic (1,5 průměru) je označena jedním číslem. Existuje sedm tříd pevnosti: 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12.
Značkovací značky jsou aplikovány na jednu z koncových ploch. Matice nejnižší pevnostní třídy (4) nejsou označeny. V některých případech je povoleno aplikovat značky na boční plochy (hrany) matice (značky musí být zapuštěné).
Číslo třídy pevnosti udává 1/100 pevnosti v tahu spárovaného šroubu, se kterým musí být matice namontována v závitovém spojení. Tato kombinace šroubu a matice se nazývá doporučená a umožňuje rovnoměrně rozložit zatížení v závitovém spojení.
Podívejme se na příklad. Matice pevnostní třídy 8 musí být namontována se šroubem, jehož pevnost v tahu není menší než: 8 x 100 = 800 MPa (nebo 800 N/mm²; nebo ≈ 80 kgf/mm²) Proto lze použít šrouby pevnostní třídy 8.8 ; 9.8; 10.9; 12.9 (nejlepší možností je šroub pevnostní třídy 8.8).
Ořechy mohou být označeny pomocí číselníku. Tato metoda se používá hlavně u malých oříšků, kdy není místo pro digitální nápisy. Pomocí této metody se používá označení:
- Zapuštěné značky na koncové ploše (tečka na 12. hodině a značky po obvodu boční plochy).
- Konvexní nebo zapuštěné značky na zkosení (bod 12 hodin a značky po obvodu nakloněné plochy zkosení).
Shoda označení s třídou pevnosti matice je znázorněna na následujícím obrázku:
Poloha 12 hodin může být nahrazena ochrannou známkou výrobce. U ořechů pevnostní třídy 12 musí být tečka nahrazena ochrannou známkou výrobce, aby se zabránilo vizuální záměně se značkou 12 hodin.
Třídy pevnosti a třídy oceli pro matice normální výšky, vysoké matice a zvláště vysoké matice:
| Třída pevnosti | ocel | Mez pevnosti, MPa | Tvrdost podle Brinella, HB |
| 4 | St.3kp, St.3sp, St.5, St.5kp, St.20 | 510 | 112-288 |
| 5 | St.10, St.10kp, St.20, St.20kp | 520-630 | 124-288 |
| 6 | St.10, St.10kp, St.20, St.20kp, St.35, St.45, St.40X | 600-720 | 138-288 |
| 8 | Art.35, Art.45, Art.40X, Art.20G2R | 800-920 | 162-288 |
| 9 | Art.35Х, Art.38ХА Art.45, Art.40Х, | 1040-1060 | 180-288 |
| 10 | Art.35Х, Art.38ХА Art.45, Art.40Х, Art.30ХГСА, Art.40ХНМА | 900-920 | 260-335 |
| 12 | Art.30ХГСА, Art.40ХНМА | 1150-1200 | 280-335 |
Správný výběr matic na šrouby vám umožní zachovat integritu závitů matice našroubované na šroub. Při výběru tříd pevnosti spojovacích šroubů a matic v závitovém spojení můžete použít následující tabulku v souladu s GOST 1759.4-87:
| Třída pevnosti matice | Protilehlé šrouby | |
| Třída pevnosti | Průměr závitu | |
| 4 | 3.6, 4.6, 4.8 | Dům 16 |
| 5 | 3.6, 4.6, 4.8 | přes M16 |
| 5.6, 5.8 | Dům 48 | |
| 6 | 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8 | Dům 48 |
| 8 | 8.8 | Dům 48 |
| 9 | 8.8 | od M16 do M48 |
| 9.8 | Dům 16 | |
| 10 | 10.9 | Dům 48 |
| 12 | 12.9 | Dům 48 |
Ořechy vyšších pevnostních tříd mohou zpravidla nahradit matice nižších pevnostních tříd. Tato výměna se doporučuje u spojů, u kterých bude napětí vyšší než mez kluzu nebo napětí od zatížení šroubovou zkouškou.
Nízké šestihranné matice jsou určeny především k zabránění vyšroubování protilehlých šestihranných matic normální nebo zvýšené výšky a nenesou silové zatížení. Proto jsou vyrobeny z nízkouhlíkových ocelí. Třída pevnosti nízké matice je označena dvoumístným číslem skládajícím se ze dvou číslic:
- První je 0 (označuje, že matice není navržena pro silové zatížení).
- Druhá je 4 nebo 5 (označuje 1/100 zatížení, při kterém se závit matice přetrhne).
Rozsah pevnosti pro nízké matice se skládá ze dvou tříd pevnosti (04 a 05):
| Třída pevnosti | ocel | Mez pevnosti, MPa | Tvrdost podle Brinella, HB |
| 04 | St.3, St.3kp, St.5, St.5kp | 380 | 162-288 |
| 05 | St.10, St.10kp | 500 | 260-335 |
Existuje také skupina zvláště nízkých matic s výškou menší než 0,5 násobek průměru. Tato skupina zahrnuje matice pro lehké spoje, které nejsou vystaveny významnému zatížení. Pro takové matice není stanovena pevnostní třída (může být uvedena 1/10 minimální tvrdosti podle Vickerse, HV).
Společně s vysokopevnostními šrouby pro úzké průmyslové aplikace, které mají vlastní odstupňování pevnosti, se používají odpovídající vysokopevnostní matice. Pevnost takových matic podle norem GOST 22354-77 a GOST R 52645-2006 je označena stejnou hodnotou jako u spojovacího šroubu – hodnota pevnosti v tahu (mez pevnosti) v kgf/cm²: 110, 95, 75 :
| Závit protilehlých šroubů | Třída šroubové oceli | Třída pevnosti matice | Mez pevnosti, MPa (kgf/cm²) | Matice z oceli | Tvrdost podle Brinella, HB |
| M16-M27 | Art.40X Vyberte | 110 | 1100 (110) | Art.35, Art.40, Art.45, Art.35X, Art.40X; pro vyšší pevnost matic se používají i oceli 30Kh3MF, 30Kh2AF a 30Kh2NMFA | 241-341 |
| M30 | 95 | 950 (95) | 229-341 | ||
| M36 | 75 | 750 (75) | |||
| M42 | 65 | 650 (65) | |||
| M48 | 60 | 600 (60) |
Takové matice, jako šrouby, mohou být vyrobeny ve dvou verzích:
- Verze U – pro klimatické oblasti s nejnižší možnou teplotou do -400 °C – písmeno U se v označení neuvádí.
- Provedení HL – pro klimatické oblasti s nejnižší možnou teplotou od -400 °C do -650 °C – uvedeno ve značkách na hlavě šroubu za třídou pevnosti.
Běžnému člověku se může zdát, že záhadná čísla na hlavách šroubů a matek nenesou žádnou užitečnou informaci. Ale ve skutečnosti jsou velmi důležité. Nesrozumitelnými znaky jsou označení technických vlastností hardwaru. Kromě toho poskytuje informace o tom, kdo je výrobcem produktu.
OZNAČENÍ TŘÍDY PEVNOSTI ŠROUBŮ
Po dlouhou dobu v naší zemi byl veškerý hardware vyráběn v souladu s GOST 22353-77, ale dnes již jeho pravidla nejsou relevantní. Všechny technické vlastnosti šroubů odpovídají GOST R 52644-2006. V popelnicích dědečkových balkonů, stejně jako ve skladech a dílnách se však stále nacházejí šrouby se starým značením. A někdy se vyskytují v průmyslovém měřítku. Řekněme si proto pár slov o sovětském GOST a o tom, co znamenala stará označení.
Je zastoupen ve dvou částech: písmena nahoře a číslice dole. Písmena označují značku továrny, kde byl hardware vyroben, například WT, Ch, L, OC, D a další. Obvykle následují čísla odrážející dočasnou odolnost hardwaru v MPa dělená deseti. Další jsou opět písmena, pomocí kterých můžeme určit úroveň odolnosti spojovacího prvku vůči agresivním podmínkám prostředí. Například HL by znamenalo, že šroub je určen pro chladné klima. Níže uvedená čísla označují tepelné číslo.
Někdy můžete na šroubech vidět šipku směřující proti směru hodinových ručiček. To znamená, že držíte hardware s levým závitem. Pokud je závit pravotočivý, pak označení jednoduše chybí.
MODERNÍ ZNAČENÍ ŠROUBŮ PODLE PEVNOSTI
Nový GOST se změnil jen málo jak v uspořádání symbolů, tak v jejich sémantickém významu. Nahoře ještě vidíme značku výrobce. Následuje plavací číslo.
Třída pevnosti kování je uvedena níže podle nové GOST. Zde také najdete písmeno S, které říká, že máme vysokopevnostní šroub s šestihrannou hlavou se zvětšenou velikostí. Zůstává i označení třídy odolnosti proti škodlivým atmosférickým vlivům. Přichází jako poslední.
OZNAČENÍ
Pokud nejste profesionální stavitel, neměli byste se ponořit do džungle klasifikace šroubů. Je důležité vědět, že jak již bylo zmíněno, čísla na hlavě šroubu označují pevnostní třídu. Obvykle se jedná o dvě čísla psaná s tečkou, například 3.6 nebo 10.9.
První číslo označuje zatížení závitového připojení, které hardware vydrží. Přesněji se jedná o setinu nominální hodnoty pevnosti v tahu kování. Měření se provádí v MPa.
Příklad: pokud na šroubu vidíte 8.8, znamená to, že pevnost šroubu v tahu bude 8×100 = 800 MPa.
Další obrázek udává poměr meze kluzu k pevnosti v tahu vynásobený deseti. Ze dvou čísel můžete vypočítat mez kluzu materiálu. K tomu se násobí navzájem a pak dalšími deseti.
Příklad: vrátíme se ke stejnému 8.8. 8×8 x 10 = 640 N/m.
Je důležité si uvědomit, že maximální pracovní zatížení šroubu je mez kluzu. Při výpočtu šroubového spoje pro dané zatížení použijte koeficient 0,5-0,6 z meze kluzu. Pokud má například šroub M14 pevnostní třídy 8.8 plochu průřezu asi jeden centimetr čtvereční a průměr těla asi 12 mm, pak jeho pevnost v tahu bude 8 tun, jeho mez kluzu bude 6,4 tuny, a jeho návrhové zatížení bude 6,4× 0,5 = 3,2 t.
ZNAČENÍ ŠROUBŮ NEREZOVÉ OCELI
Mezi značkami na čepu z nerezové oceli je na prvním místě označení samotné oceli, A2 nebo A4. Dále následuje pevnost v tahu, například 50, 60, 70 atd. Tato čísla také označují jednu desetinu pevnosti v tahu uhlíkové oceli, měřenou v MPa.
OZNAČENÍ SÍLY OŘECHU
Pro matice platí stejná pravidla jako pro šrouby. Samotné označení je umístěno na straně matice. Dodává se ve zkrácené podobě, proto je třeba se podívat na plné označení na obalu.
V první řadě je zde název výrobku, poté třída přesnosti. Není to však vždy uvedeno, protože na konci popisu je státní norma, podle které se tento typ matice vyrábí, kde jsou zapsány všechny potřebné informace. Následuje typ závitu: K – kuželový, T – lichoběžníkový, M – metrický. Je zde napsán i průměr matice v milimetrech. Někdy v tomto místě uvádějí i stoupání závitu v milimetrech, což je uvedeno pouze v případech, kdy je závit velmi malý a směr závitu, pokud je ponechán.
Dále následuje třída pevnosti a hodnota povlaku v mikronech, označená jako číslo od jedné do třinácti. A nakonec státní norma, která byla již zmíněna výše.
Matice mají sedm stupňů pevnosti: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Stejně jako u šroubu označuje stupeň pevnosti jednu setinu pevnosti v tahu, což je doporučená hodnota pro rovnoměrné rozložení tlaku na spojovací prvek.
Existují však také rozdíly od označení šroubů: uvedené třídy pevnosti jsou vhodné pouze pro standardní a vysoké matice. Na straně nízké matice uvidíte další označení: 04 a 05. Říká se, že tento hardware není určen pro vysoké zatížení.
NA ČEM ZÁVISÍ TŘÍDA PEVNOSTI ŠROUBŮ?
Třída pevnosti spojovacích prvků závisí na řadě parametrů. Mezi hlavní patří třída oceli, která byla použita pro výrobu hardwaru, přítomnost dalších přísad a tepelné zpracování slitiny.
Podívejme se, jaké oceli se používají k výrobě šroubů různých tříd pevnosti šroubů:
- Třídy od 3.6 do 6.8. Používá se uhlíková ocel bez přísad. Kov není podroben dodatečnému tepelnému zpracování.
- Třída 8.8. K výrobě se používá uhlíková ocel s případnými přísadami chrómu, manganu a boru. Kov je podroben kalení a následnému popouštění při teplotě 425 °C.
- Třída 9.8. Šrouby této pevnostní třídy jsou vyrobeny z uhlíkové oceli s přídavkem chrómu, manganu a boru. Tepelné zpracování se používá kalením a popouštěním při teplotě 425 °C.
- Třída 10.9. K výrobě se používá uhlíková nebo legovaná ocel. Do slitiny lze přidat chrom, mangan a bor. Kov se kalí a následně popouští při teplotě 340 °C nebo 425 °C.
- Třída 12.9. Šrouby této pevnostní třídy jsou vyrobeny z legované oceli bez zahrnutí dalších přísad. Technologie výroby zahrnuje tepelné zpracování kalením s následným popouštěním při teplotě 380 °C.
Legovaná ocel obsahuje titan, molybden, wolfram a další přídavné komponenty. Díky tomu se zvyšuje jeho pevnost a zlepšují se další provozní vlastnosti – tvrdost, tepelná odolnost, hustota atd. Tepelné zpracování oceli je technologický proces, který zahrnuje vystavení kovu určitému teplotnímu režimu, aby se změnila molekulární struktura. To umožňuje zvýšit pevnost kovu, odolnost a odolnost kovu proti opotřebení. Proto použití tepelného zpracování a použití legované oceli poskytuje šroubům a maticím vyšší pevnostní třídu. Současně se také výrazně zvyšují náklady na spojovací materiál. Proto je vhodné používat šrouby a matice vysokých pevnostních tříd v kritických konstrukcích a mechanismech, které jsou vystaveny zvýšenému provoznímu zatížení.
PEVNOSTNÍ TŘÍDY A MECHANICKÉ PARAMETRY SPOJENÍ
Třída pevnosti šroubů a matic určuje jejich hlavní mechanické vlastnosti. Na tom závisí úroveň zatížení, které upevňovací prvek vydrží, a jeho účel.
Hlavní mechanické vlastnosti:
- Dočasný odpor. Toto je pevnost v tahu – charakteristika, která ukazuje, jaká maximální síla může být aplikována na spojovací prvek, než selže. Vztahuje se na jakýkoli typ síly – ohýbání, stlačení, natahování, kroucení.
- Limit výnosu. Tento parametr charakterizuje maximální pracovní zatížení, které může být na spojovací prvek aplikováno. Zatížení přesahující mez kluzu způsobuje plastickou deformaci kování. Doporučuje se vybrat spojovací prvky, jejichž mez kluzu dvakrát převyšuje skutečné provozní zatížení.
- Tvrdost podle Vickerse. Parametr, který charakterizuje odolnost hardwaru vůči deformaci při nárazu. Stanoveno testováním, při kterém se do povrchu vzorku vtlačí diamantová pyramida. Vickersův index tvrdosti se vypočítá jako poměr zatížení vtlačením k ploše povrchu.
Mechanické vlastnosti pro různé třídy pevnosti šroubů: