Plan de l'article
Cet article propose une exploration complète de la norme GB/T 3098.2-2015, structurée pour faciliter la consultation et l'application pratique dans les contextes d'ingénierie :
- Introduction : Aperçu et applicabilité de la norme.
- Matériaux : Composition chimique et directives de traitement thermique.
- Propriétés mécaniques : exigences en matière de charge d'épreuve.
- Exigences de dureté : Valeurs de dureté spécifiées.
- Styles d'écrous et correspondance des boulons : Compatibilité avec les boulons.
- Considérations relatives au couple : Aperçu de l'application du couple.
- FAQ : Réponses aux questions professionnelles courantes.
Introduction
La norme GB/T 3098.2-2015 définit les propriétés mécaniques et physiques des écrous à gros filetage en acier au carbone ou en acier allié, testés à des températures ambiantes comprises entre 10 °C et 35 °C. Elle est essentielle pour garantir la fiabilité et la sécurité des assemblages de fixation dans des secteurs tels que la construction, l'automobile et la fabrication de machines.
Cette norme porte sur les charges d'épreuve, la dureté et les spécifications des matériaux afin de prévenir les ruptures sous charge. Les ingénieurs doivent appliquer ces directives lors de la conception et de l'assurance qualité pour associer les écrous aux boulons appropriés, optimisant ainsi les performances et la durée de vie de l'assemblage.
Matériels
Les écrous doivent être fabriqués en acier au carbone de composition chimique spécifiée afin d'obtenir les propriétés mécaniques requises. Un traitement thermique, tel que la trempe et le revenu, est obligatoire pour les classes de propriétés supérieures afin de garantir une trempabilité suffisante, aboutissant à une structure martensitique de type 90% dans la partie filetée avant revenu.
Éléments clés à prendre en compte pour le choix des matériaux :
- Limiter la teneur en carbone pour contrôler la dureté et la fragilité.
- Maintenir une teneur minimale en manganèse pour assurer la résistance et la trempabilité.
- Limiter les teneurs en phosphore et en soufre pour éviter la fragilisation.
- Appliquer la trempe et le revenu pour les classes 05, 8 (D> M16), 10 et 12.
Composition chimique
| Classe de propriété | Matériel | Traitement thermique | C (%) max | Mn (%) min | P (%) max | S (%) max | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Style 2 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 |
| 8 | Style 1 D ≤ M16 | acier au carbone | Facultatif | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 |
| 8 | Style 1 D > M16 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 |
| 10 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | acier au carbone | Trempé et revenu | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Remarque : Pour les cours nécessitant une trempe et un revenu, les matériaux doivent présenter une trempabilité suffisante. Leur composition chimique doit être évaluée conformément aux normes en vigueur.
Propriétés mécaniques
Les écrous doivent résister à des charges d'épreuve spécifiées sans rupture, représentant la charge maximale admissible dans les assemblages mécaniques. Ces valeurs garantissent l'intégrité structurelle sous tension.
Instructions pour l'application :
- Sélectionnez la classe de propriété en fonction des exigences de charge de l'assemblage.
- Vérifier les charges d'épreuve par des essais à température ambiante.
- Prenez en compte des facteurs tels que l'engagement du filetage et la compatibilité des matériaux.
Charges d'épreuve (N)
| Fil | Pas | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Remarque : La charge d'épreuve correspond approximativement à la résistance à la traction minimale que l'écrou peut supporter.
Exigences de dureté
La dureté garantit que les écrous résistent à la déformation et conservent leur intégrité sous charge. Les valeurs sont spécifiées selon les échelles Vickers (HV), Brinell (HB) et Rockwell (HRC), avec les conversions conformes à la norme ISO 18265.
Conseils pratiques :
- Utilisez le test Vickers avec une charge minimale de 98 N pour plus de précision.
- Ajuster en fonction de la taille de l'écrou ; des valeurs minimales différentes s'appliquent pour D > M16.
- Vérifier que le traitement thermique postérieur répond aux exigences de la classe.
Exigences de dureté
| Fil | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | Min | Max | ||
| M5 ≤ D ≤ M16 | HV | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | 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 | 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 | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 | |
Remarques : Pour les écrous de type 2 de classe 8, la dureté minimale est de 180 HV (171 HB). Pour les écrous de type 2 de classe 10, elle est de 302 HV (287 HB, 30 HRC). Pour les écrous de type 2 de classe 12, elle est de 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Styles d'écrous et correspondance des boulons
Les écrous sont classés en styles (0 mince, 1 standard, 2 haut) avec des plages de diamètres spécifiques et des classes de boulons compatibles pour assurer la résistance de l'assemblage et éviter le dérapage ou la défaillance.
Recommandations pour l'appariement :
- Utilisez des écrous fins (style 0) comme contre-écrous avec un écrou standard ou haut, en serrant d'abord les fins.
- Pour une précharge optimale, choisissez la classe d'écrou correspondant à la classe de propriété maximale du boulon.
- Tenez compte du pas de filetage pour les applications fines ou grossières.
Compatibilité des écrous, des diamètres et des boulons
| Classe de propriété | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Style 1 (Standard) | – | – | 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 |
| Style 2 (Haut) | – | – | – | – | M16≤D≤M39 / M8x1≤D≤M16x1,5 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M16x1,5 |
| Style 0 (Fin) | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | – | – | – | – | – |
| Classe maximale de boulon correspondante | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Considérations relatives au couple
La norme ne spécifie pas le couple de rupture des écrous, conformément aux normes ISO 898-2 et DIN 267-24, afin d'éviter toute confusion entre couple et précharge comme références de conception. Elle privilégie plutôt les charges d'épreuve, la résistance à la fatigue et la dureté pour garantir la fiabilité des assemblages.
En pratique, le couple appliqué aux écrous ou boulons d'un assemblage se convertit partiellement en force de serrage, influencée par le frottement, les lubrifiants et les composants tels que les rondelles. À titre indicatif, consultez les valeurs de couple de boulons de même classe et de même diamètre, mais privilégiez toujours les calculs d'ingénierie pour les applications spécifiques.
FAQ
- Pourquoi la trempe et le revenu sont-ils nécessaires pour les noix de qualité supérieure ?
Elle améliore la trempabilité, assurant une structure martensitique pour une résistance et une résistance à la déformation améliorées sous des charges élevées, conformément aux exigences du tableau 3. - Comment les écrous fins (style 0) doivent-ils être utilisés dans les assemblages ?
Assembler comme contre-écrous avec un écrou standard ou haut ; serrer d’abord l’écrou fin contre la pièce, puis l’écrou extérieur contre celle-ci pour éviter le desserrage. - Que se passe-t-il si la dureté d'un écrou dépasse la valeur maximale spécifiée ?
Une dureté excessive peut indiquer des risques de sur-revenu, entraînant une fragilité ; refaire les tests ou rejeter les lots pour se conformer aux limites du tableau 6 et maintenir la ductilité. - Peut-on utiliser des écrous avec des boulons de qualité inférieure ?
Oui, mais utilisez la classe maximale du boulon conformément à la norme pour éviter toute sous-utilisation ; vérifiez toujours la précharge d'assemblage et la résistance à la fatigue. - Comment tester avec précision les charges d'épreuve des écrous ?
Utiliser les méthodes de la clause 9 à 10 °C-35 °C ; appliquer une charge axiale sans rotation, en assurant un engagement complet du filetage pour simuler les conditions réelles. - Pourquoi les limites de phosphore et de soufre sont-elles plus strictes pour les classes de composés trempés ?
Des niveaux plus faibles empêchent la fragilisation lors du traitement thermique, améliorant ainsi la robustesse et la fiabilité dans les applications à fortes contraintes.
