GB/T 3098.2-2015 määrittelee hiiliteräksestä ja seosteräksestä valmistettujen karkeakierteisten muttereiden mekaaniset ominaisuudet yleisiin koneenrakennustarkoituksiin. Tämä standardi on tiiviisti linjassa kansainvälisten normien, kuten ISO 898-2:n, kanssa varmistaen yhteensopivuuden kiinnitysjärjestelmissä. Se kattaa suorituskykyluokat 4–12 ja keskittyy kuormituksen kestävyyteen, kemialliseen koostumukseen, kovuuteen ja yhteensopivuuteen pulttien, ruuvien tai tappien kanssa. Alla on esitetty tärkeimmät näkökohdat standardista poimittujen tietojen avulla tarkkojen viitteiden saamiseksi.
Karkeakierteisten muttereiden kuormitusarvot
Lujuuslujuus edustaa suurinta kuormitusta, jonka mutteri kestää ilman pysyvää muodonmuutosta, eli pohjimmiltaan pienintä vetolujuutta, jonka sen on kestettävä. Yksiköt ovat newtoneja (N). Seuraavassa taulukossa on esitetty lujuuslujuuden arvot eri kierrekoille ja suorituskykyluokille.
| Kierre | Piki | Luokka 04 (N) | Luokka 05 (N) | Luokka 5 (N) | Luokka 6 (N) | Luokka 8 (N) | Luokka 10 (N) | 12. luokka (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| M8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| M10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
Nämä arvot ovat ratkaisevan tärkeitä mutterien valinnassa sovelluksissa, joissa kuormankantokyky on ensiarvoisen tärkeää, kuten rakennekokoonpanoissa tai koneissa.
Kemiallisen koostumuksen vaatimukset
Standardi määrittelee hiiliteräsmuttereiden kemialliset raja-arvot asianmukaisen lämpökäsittelyn ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Hiilen (C), fosforin (P) ja rikin (S) enimmäisarvot sekä mangaanin (Mn) vähimmäisarvo on esitetty alla. Lämpökäsittelytyyppeihin kuuluvat valinnainen sammutus ja päästö alemmille laatuluokille ja pakollinen korkeammille laatuluokille.
| Suorituskykyluokka | Materiaali | Lämpökäsittely | C (%) maks. | Mn (%) min | P (%) maks. | S (%) maks. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | hiiliteräs | Valinnainen | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | hiiliteräs | Sammutettu ja päästetty | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | hiiliteräs | Valinnainen | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | hiiliteräs | Valinnainen | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Korkea mutteri (malli 2) | Valinnainen | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Vakiomutteri (tyyppi 1) D ≤ M16 | Valinnainen | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Vakiomutteri (tyyppi 1) D > M16 | Sammutettu ja päästetty | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | hiiliteräs | Sammutettu ja päästetty | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | hiiliteräs | Sammutettu ja päästetty | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Huomautus: Karkaisua ja päästöä vaativien teräslajien karkenevuuden on oltava riittävä, jotta kierreosassa saavutetaan noin 90%-martensiitti ennen päästöä. Kemiallisen koostumuksen arvioinnissa on noudatettava asiaankuuluvia standardeja.
Kovuusvaatimukset
Kovuus mitataan Vickers (HV), Brinell (HB) ja Rockwell C (HRC) -asteikoilla, joiden vaihteluvälit vaihtelevat mutterin koon ja luokan mukaan. Nämä varmistavat mutterin kestävyyden muodonmuutoksille kuormituksen aikana.
| Kierteen koko | Luokka 04 | Luokka 05 | 5. luokka | 6. luokka | 8. luokka | 10. luokka | 12. luokka | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skaala | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | Minimi | Maksi | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HV | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | HV | 188 | 302 | 272 | 353 | 146 | 302 | 170 | 302 | 233 | 353 | 272 | 353 | 272 | 353 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 124 | 287 | 143 | 287 | 190 | 287 | 259 | 336 | 280 | 336 |
| M16 < D ≤ M39 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 139 | 287 | 162 | 287 | 221 | 336 | 259 | 336 | 259 | 336 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
Alaviitteet: Luokan 8 korkeiden muttereiden (malli 2) vähimmäiskovuus on 180 HV (171 HB). Luokan 8 korkeiden muttereiden enimmäiskovuus on 302 HV (287 HB, 30 HRC). Luokan 12 korkeiden muttereiden vähimmäiskovuus on 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Yhteensopivuus pulttien, ruuvien tai tappien kanssa
Muttereiden on vastattava pulttien laatuluokkia liitoksen eheyden varmistamiseksi. Alla olevassa taulukossa on esitetty mutterityypit, nimellishalkaisijat ja yhteensopivat pulttien laatuluokat.
| Pähkinätyyli | Luokka 04 | Luokka 05 | 5. luokka | 6. luokka | 8. luokka | 10. luokka | 12. luokka |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vakio (tyyli 1) | – | – | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 | M5 ≤ D ≤ M16 |
| Pitkä (tyyli 2) | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 |
| Ohut (malli 0) | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | – | – | – | – | – |
| Yhteensopiva pultin luokka (maksimi) | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Tämä yhteensopivuus varmistaa, että mutteri ei petä ennen kuin pultti on jännitetty, mikä säilyttää kokoonpanon turvallisuuden.
Vääntömomentin huomioitavaa
GB/T 3098.2-2015 ei määrittele muttereiden murtoviritysmomenttia, koska kitka, voitelu ja kokoonpano-olosuhteet vaikuttavat momenttiarvoihin. Sen sijaan suunnittelussa on keskityttävä kuormituksen kestävyyteen ja esijännitykseen. Käytännössä muttereihin kohdistettu momentti muuttuu osittain puristusvoimaksi, usein noin 20%:n tehokkuudella riippuen tekijöistä, kuten pinnanlaadusta. Katso vertailuarvoksi vastaavat pulttien momenttiarvot standardeista, kuten GB/T 3098.1, mutta varmista ne aina testaamalla tiettyjä sovelluksia.
Usein kysytyt kysymykset (UKK)
- 1. Mikä on GB/T 3098.2-2015 -standardin mukainen vetolujuus?
- Todistekuormitus on aksiaalinen vetovoima, joka mutterin on kestettävä ilman pysyvää muodonmuutosta, ja se toimii sen kantavuuden mittana.
- 2. Miten lämpökäsittely vaikuttaa mutterin suorituskykyyn?
- Korkeammat teräkset (esim. 8, kun D > M16, 10, 12) vaativat sammutusta ja päästöä tarvittavan kovuuden ja lujuuden saavuttamiseksi, varmistaen vähintään 90%-martensiittirakenteen ennen päästöä.
- 3. Voidaanko luokan 8 muttereita käyttää luokan 10.9 pulttien kanssa?
- Kyllä, luokan 8 mutterit ovat yhteensopivia jopa luokan 8.8 pulttien kanssa, mutta luokan 10.9 kanssa on käytettävä luokan 10 muttereita lujuuden vastaavuuden varmistamiseksi ja mutterin pettämisen välttämiseksi.
- 4. Miksi fosforin ja rikin raja-arvot ovat tiukemmat korkeammille laatuluokille?
- Alhaisempi fosfori- ja rikkipitoisuus (esim. enintään 0,048% fosforille luokassa 10) vähentää haurastumisriskiä, parantaa sitkeyttä ja luotettavuutta suurjännitteisissä sovelluksissa.
- 5. Miten pähkinöiden kovuus tulisi testata?
- Kovuus mitataan tyypillisesti mutterin laakeripinnalta tai poikkileikkaukselta HV-, HB- tai HRC-menetelmillä, ja arvot vaihtelevat koon mukaan (esim. joissakin luokissa pienemmillä halkaisijoilla on suurempi vähimmäisarvo).
- 6. Mitä jos mutteri ylittää maksimikovuuden?
- Liiallinen kovuus voi johtaa haurauteen; mutterien on pysyttävä tietyissä rajoissa (esim. enintään 353 HV luokalle 10) lujuuden ja venyvyyden tasapainottamiseksi.
