Johdanto
Tässä artikkelissa esitetään GB/T 3098.11-2002 -standardissa esitetyt itseporautuvien ruuvien mekaaniset suorituskykystandardit. Nämä standardit varmistavat itseporautuvien ruuvien luotettavuuden ja toimivuuden kiinnityssovelluksissa ja kattavat materiaalit, metallurgiset ominaisuudet ja mekaanisen suorituskyvyn. Itseporautuvien ruuvien tarkoituksena on porata oma reikä ja muodostaa vastakierteet ilman esiporausta, minkä vuoksi ne ovat välttämättömiä rakennus-, auto- ja valmistusteollisuudessa.
Tekniset vaatimukset
1.1 Materiaalit
Itseporautuvien ruuvien on oltava valmistettu hiiletysteräksestä tai lämpökäsitellystä teräksestä, jotta ne saavuttavat tarvittavan kovuuden ja kestävyyden poraus- ja kierteitystoimenpiteissä.
1.2 Metallurgiset ominaisuudet
1.2.1 Pinnan kovuus
Lämpökäsittelyn jälkeen itsekierteittävien ruuvien pinnan kovuuden on oltava vähintään 530 HV0,3.
1.2.2 Ytimen kovuus
Käsittelyn jälkeisen ytimen kovuuden on oltava:
- 320 HV5 - 400 HV5 kierrekoille ≤ ST4,2;
- 320 HV10 - 400 HV10 kierrekoille > ST4.2.
Suositeltu vähimmäispäästölämpötila on 330 °C. Päästölämpötiloja 275–315 °C tulisi välttää päästömartensiittihaurastumisen riskin minimoimiseksi.
1.2.3 Hiiliskerroksen syvyys
Hiilettyneen kerroksen paksuuden on oltava taulukossa 1 esitettyjen arvojen mukainen.
| Kierteen koko | Minimi | Maksimi |
|---|---|---|
| ST2.9 ja ST3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST4.2 - ST5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST6.3 | 0.15 | 0.28 |
1.2.4 Mikrorakenne
Lämpökäsittelyn jälkeisessä mikrorakenteessa ei saa näkyä vyöhykkeellistä ferriittiä pintakarkaistun kerroksen ja ytimen välissä.
1.2.5 Vetyhaurastuminen
Galvanoidut itsekierteittäväkierteiset ruuvit ovat alttiita murtumisvaaralle vetyhaurastumisen vuoksi. Valmistajan ja/tai pinnoittajan on ryhdyttävä toimenpiteisiin tämän riskin hallitsemiseksi, mukaan lukien GB/T 3098.17 -standardin mukaiset testaukset. Myös galvanoitujen kiinnikkeiden vetyhaurastumisen estämiseksi asetetut vaatimukset GB/T 5267.1 -standardin mukaisesti on otettava huomioon.
1.3 Mekaaniset ominaisuudet
1.3.1 Porausteho
Ruuvin porattavan osan on porattava esivalmistettu reikä, joka soveltuu vastakkaisten sisäkierteiden puristamiseen 2.2.1 kohdassa määritellyissä testiolosuhteissa.
1.3.2 Kierteenmuodostuskyky
Kohdan 2.2.1 mukaisesti poratusta esivalmistetusta reiästä itseporautuvan ruuvin on puristettava vastakkaiset sisäkierteet ilman muodonmuutosta, kun se ruuvataan kohdassa 2.2.1.1 määriteltyyn testilevyyn.
1.3.3 Vääntölujuus
Kun testataan kohdan 2.2.3 mukaisesti, vääntölujuuden on varmistettava, että murtumomentti on yhtä suuri tai suurempi kuin taulukossa 4 esitetyt arvot.
Testausmenetelmät
2.1 Metallurgisten ominaisuuksien testit
2.1.1 Pinnan kovuuskoe
Pinnan kovuuden testaus on suoritettava standardin GB/T 4340.1 mukaisesti. Painaumat tulee tehdä tasaisille pinnoille, mieluiten ruuvin kantaan.
2.1.2 Ytimen kovuuskoe
Ytimen kovuusmittaus on suoritettava standardin GB/T 4340.1 mukaisesti poikittaisesta mikroleikkauksesta.
2.1.3 Hiiliskerroksen syvyyden mittaus
Hiilettyneen kerroksen syvyys on mitattava mikroskoopilla pitkittäisestä mikroleikkauksesta kyljen puolivälistä harjan ja tyven väliin tai tyvestä ruuveilla, joiden kovuus on ≤ ST4.2. Välimiesmenettelyssä käytetään mikro-Vickers-kovuutta ja 300 g:n koevoimaa kierreprofiilissa. Syvyys lasketaan pisteestä, joka ylittää ydinkovuuden 30 HV:lla.
2.1.4 Mikrorakennetesti
Mikrorakennetestauksessa on noudatettava asiaankuuluvia metallografisia tarkastusstandardeja.
2.2 Mekaanisten ominaisuuksien testit
2.2.1 Poraus- ja kierteytyskoe
2.2.1.1 Testauslaitteisto
Testilevyn on oltava valmistettu vähähiilisestä teräksestä, jonka hiilipitoisuus on ≤ 0,23% ja kovuus 110 HV30–165 HV30 (standardin GB/T 4340.1 mukaisesti). Levyn paksuuden on oltava taulukon 2 mukainen. Testilaitteisto on esitetty kuvassa 1 (ei esitetty tässä; katso kaavio standardista).
| Kierteen koko | Testilevyn paksuus (mm) | Aksiaalivoima (N) | Suurin ruuvausaika (s) | Ruuvin nopeus kuormitettuna (r/min) |
|---|---|---|---|---|
| ST2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| ST3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| ST4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| ST4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| ST5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| ST6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
Huomautus: Testilevyn paksuus voi koostua kahdesta teräslevystä. Nämä arvot ovat vain vastaanottotarkastusta varten.
2.2.1.2 Testausmenettely
Kierrä pinnoitettua tai pinnoittamatonta ruuvia (käyttötarkoituksen mukaan) testilevyyn, kunnes yksi kokonainen kierre kulkee läpi. Taulukossa 2 esitetyt aksiaalivoimat ja ruuvin nopeus koskevat sekä porausta että kierteitystä.
2.2.2 Poraustarkastus
Sopimuksesta voidaan suorittaa poraustarkastus. Testilevy kohdan 2.2.1.1 mukaisesti, paksuus taulukon 3 mukaisesti. Esirei'itä kohdistuspiste. Läpiporauksen jälkeen reiän enimmäiskoko ei saa ylittää taulukon 3 rajoja. Kuvassa 2 esitetty kiinnitin (ei esitetty; viittaa standardiin) täydentää kuvaa 1, jossa holkin sisähalkaisija on noin 0,25 mm suurempi kuin kierteen päähalkaisija. Holkin pituus mahdollistaa porakärjen pidentämisen. Taulukossa 2 esitetyt aksiaalivoimat ohjaavat asennusta; ylitys voi aiheuttaa porakärjen murtumisen tai ylikuumenemisen.
| Kierteen koko | Levyn paksuus | Reiän vähimmäishalkaisija | Reiän enimmäishalkaisija |
|---|---|---|---|
| ST2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
2.2.3 Vääntömomenttitesti
Kiinnitä ruuvi sopivaan kierreleukaan tai laitteeseen vahingoittamatta kiinnitettyä osaa. Laite on esitetty kuvassa 3 (ei esitetty; katso standardi). Kiinnityksen jälkeen vähintään kaksi täyttä kierrettä ulottuu laitteen ulkopuolelle ja vähintään kaksi täyttä kierrettä (porakärkeä lukuun ottamatta) on kiinnitetty tukevasti. Lyhyiden ruuvien tapauksessa kiristä koko kierre kohdistamatta voimaa kantaan. Käytä vääntömomenttia kalibroidulla laitteella, kunnes se murtuu. Ruuvin on täytettävä taulukossa 4 esitetty murtumomentti (yksiköt: N·m).
| Kierteen koko | Minimi |
|---|---|
| ST2.9 | 1.5 |
| ST3.5 | 2.8 |
| ST4.2 | 4.7 |
| ST4.8 | 6.9 |
| ST5.5 | 10.4 |
| ST6.3 | 16.9 |
Vääntömomentin testauksessa momenttiavaimen mittausvirheen on oltava ±3%:n sisällä määritellystä arvosta. Voidaan käyttää vastaavan tarkkuuden omaavaa teholaitetta. Välimiesmenettelyssä käytetään manuaalista momenttiavainta.
Usein kysytyt kysymykset
- Mitä materiaaleja itseporautuviin ruuveihin tarvitaan standardin GB/T 3098.11-2002 mukaisesti?
- Niiden on oltava valmistettu hiiletysteräksestä tai lämpökäsitellystä teräksestä määritellyn kovuuden ja suorituskyvyn saavuttamiseksi.
- Miten vedyn aiheuttamaa haurastumista hallitaan galvanoiduissa ruuveissa?
- Valmistajien ja pinnoittajien on toteutettava toimenpiteitä, mukaan lukien GB/T 3098.17 -standardin mukainen testaus ja GB/T 5267.1 -standardin huomioon ottaminen vedynpoiston osalta, murtumisriskin estämiseksi.
- Mikä on näiden ruuvien vähimmäispinnan kovuus?
- Lämpökäsittelyn jälkeen pinnan kovuuden on oltava vähintään 530 HV0,3.
- Miksi tiettyjä lämmityslämpötiloja kannattaa välttää?
- Päästö 275–315 °C:ssa lisää päästömartensiittihaurastumisen riskiä; suositeltu vähimmäislämpötila on 330 °C.
- Mitkä ovat ST4.8-ruuvien vääntölujuusvaatimukset?
- Pienin murtumomentti on 6,9 N·m testattaessa määritellyn menetelmän mukaisesti.
- Miten hiilettyneen kerroksen paksuus mitataan arbitraatiota varten?
- Käytä mikro-Vickers-kovuutta ja 300 g:n voimaa kierreprofiiliin alkaen kohdasta, jossa kovuus ylittää ytimen kovuuden 30 HV:lla.
