Garis Besar Artikel
Artikel ini memberikan tinjauan terstruktur tentang standar GB/T 3098.7-2000, yang dioptimalkan untuk kejelasan dan aplikasi praktis dalam bidang teknik mesin. Garis besar ini memastikan cakupan komprehensif dari aspek-aspek utama:
- Pendahuluan: Ruang lingkup dan signifikansi standar ini.
- Bahan: Komposisi kimia dan pedoman pembuatan.
- Sifat Mekanis dan Kinerja: Persyaratan terperinci termasuk kekerasan, torsi, dan lainnya.
- Metode Pengujian: Prosedur untuk memverifikasi kepatuhan.
- Kunci Torsi: Spesifikasi untuk peralatan pengujian.
- Penandaan: Persyaratan identifikasi dan pelabelan.
- FAQ: Pertanyaan umum dan wawasan ahli.
Pengantar Standar GB/T 3098.7-2000
Standar GB/T 3098.7-2000 menetapkan sifat mekanik sekrup self-tapping yang digunakan dalam pengencang. Standar ini berlaku untuk sekrup yang diproduksi dari baja yang dikeraskan permukaannya, memastikan keandalan dalam aplikasi yang membutuhkan kinerja tinggi di bawah tekanan mekanik. Standar ini sangat penting untuk industri seperti otomotif, konstruksi, dan permesinan, di mana sekrup self-tapping memberikan pengencangan yang aman tanpa ulir yang telah dibor sebelumnya.
Manfaat utama meliputi pengujian standar untuk daya tahan, ketahanan terhadap kegagalan, dan kompatibilitas dengan berbagai material. Kepatuhan terhadap standar ini meminimalkan risiko seperti kerapuhan hidrogen dan memastikan kualitas yang konsisten dalam produksi. Untuk penggunaan optimal, para insinyur harus mengintegrasikan spesifikasi ini ke dalam proses desain dan pengendalian mutu.
Bahan-bahan
Sekrup self-tapping harus diproduksi dengan metode cold heading dari baja yang dikeraskan permukaannya. Komposisi kimia yang tercantum dalam Tabel 1 hanya sebagai panduan, memungkinkan fleksibilitas sambil mempertahankan sifat inti. Jika kandungan boron dikendalikan dengan menambahkan titanium dan/atau aluminium untuk membuatnya tidak efektif, kandungan boron dapat mencapai hingga 0,005%.
Panduan pemilihan material:
- Pastikan baja memenuhi batas karbon dan mangan untuk mencapai tingkat kekerasan yang diinginkan.
- Hindari kotoran yang dapat mengganggu pengerasan permukaan.
- Verifikasi komposisi melalui sendok tuang dan periksa analisis untuk konsistensi batch.
Tabel 1: Komposisi Kimia
| Analisa | Batasan Komposisi, % | |
|---|---|---|
| Karbon | Mangan | |
| Sendok | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| Memeriksa | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
Sifat Mekanik dan Kinerja
Standar ini menguraikan persyaratan mekanis dan kinerja, dengan metode pengujian yang dirujuk dalam Tabel 2. Sekrup harus menjalani pengerasan permukaan dan penemperan pada suhu minimum 340°C untuk memenuhi kriteria ini.
Tabel 2: Item Sifat Mekanik dan Kinerja
| Barang Properti | Persyaratan Teknis (Klausul atau Tabel) | Metode Pengujian (Klausul) |
|---|---|---|
| Kekerasan Inti | 4.3 | 5.1 |
| Kekerasan Permukaan | 4.3 | 5.2 |
| Kedalaman Kasus | 4.4, Tabel 4 | 5.3 |
| Kekuatan Torsi | 4.5, Tabel 3 | 5.4 |
| Kesehatan Kepala | 4.6 | 5.5 |
| Uji Coba Berkendara | 4.7, Tabel 3 | 5.6 |
| Penggetasan Hidrogen | 4.8 | 5.7 |
| Kekerasan Inti Setelah Proses Penempaan Ulang | 4.9 | 5.8 |
| Kekuatan Tarik | 4.10, Tabel 3 | 5.9 |
Perlakuan Panas
Sekrup yang sudah jadi memerlukan pengerasan permukaan dan penemperan pada suhu tidak kurang dari 340°C, serta memenuhi semua sifat yang tercantum dalam Tabel 3. Proses ini meningkatkan kekerasan permukaan sekaligus mempertahankan ketangguhan inti, yang sangat penting untuk ketahanan torsi.
Tabel 3: Persyaratan Mekanis dan Kinerja
| Diameter Ulir Nominal (mm) | Kekuatan Torsi Minimum (N·m) | Torsi Penggerak Maksimum (N·m) | Kekuatan Tarik Minimum (Referensi) (N) |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
Kekerasan
Kekerasan inti harus 290~370 HV10, dengan kekerasan permukaan minimum 450 HV0.3. Nilai-nilai ini memastikan keseimbangan antara keuletan dan ketahanan aus, yang sangat penting untuk aplikasi sekrup self-tapping.
Kedalaman Kasus
Kedalaman lapisan pengerasan harus sesuai dengan Tabel 4, memberikan lapisan pengerasan yang cukup untuk kinerja torsi dan keausan tanpa kerapuhan yang berlebihan.
Tabel 4: Kedalaman Kasus
| Diameter Ulir Nominal (mm) | Kedalaman Casing (mm) | |
|---|---|---|
| Min | Maksimum | |
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
Kekuatan Torsi
Kekuatan torsi sesuai Tabel 3; kegagalan tidak boleh terjadi pada ulir yang dijepit. Uji ini mensimulasikan tegangan pemasangan di dunia nyata.
Kesehatan Kepala
Tidak ada retakan pada sambungan kepala-batang ketika permukaan penyangga berubah bentuk hingga sudut 7°. Pengujian dinyatakan lolos meskipun terjadi kegagalan pada ulir pertama, asalkan kepala tetap utuh.
Kemampuan Pembentukan Benang
Sekrup harus membentuk ulir internal yang saling berpasangan tanpa deformasi permanen, dengan torsi penggerak tidak melebihi nilai Tabel 3. Ulir yang terbentuk harus dapat menerima ulir eksternal toleransi GB/T 197 6h dan mampu menahan beban kelas 8 sesuai GB/T 3098.2.
Ketahanan Terhadap Penggetasan Hidrogen
Sekrup yang dilapisi secara elektrokimia memerlukan tinjauan proses sesuai GB/T 3098.17 untuk mengendalikan kerapuhan hidrogen. Setelah pelapisan, lakukan pengusiran hidrogen sesuai GB/T 5267. Pelapisan serpihan seng non-elektrolitik sesuai ISO 10683 direkomendasikan.
Kekerasan Inti Setelah Proses Penempaan Ulang
Penurunan kekerasan setelah proses penempaan ulang tidak boleh melebihi 20 HV, untuk memastikan stabilitas dalam penggunaan.
Kekuatan Tarik
Untuk sekrup ≥12 mm atau ≥3d, uji tarik dilakukan berdasarkan kesepakatan; nilai referensi pada Tabel 3 memandu kinerja yang diharapkan.
Metode Pengujian
Uji Kekerasan Inti
Ukur pada setengah jari-jari penampang melintang yang jauh dari ujung, melalui diameter minor, sesuai dengan GB/T 4340.1. Ini memverifikasi ketangguhan internal.
Uji Kekerasan Permukaan
Rutin: Di ujung, tangkai, atau kepala sesuai GB/T 4340.1 setelah penghilangan lapisan. Arbitrasi: Kekerasan mikro Vickers HV0.1 pada profil dengan diameter ≥4 mm, ≥0,05 mm dari tepi; negosiasi untuk <4 mm.
Tes Kedalaman Kasus
Jarak dari permukaan ke titik di mana kekerasan = inti +30 HV0.3; arbitrase menggunakan kekerasan mikro HV0.3 pada sampel metalografi yang telah disiapkan.
Uji Kekuatan Torsi
Jepit spesimen dengan ≥2 ulir penuh pada perlengkapan, ≥2 ulir terbuka; berikan torsi hingga terjadi kegagalan, catat nilainya sesuai Tabel 3.
Tes Kesehatan Kepala
Masukkan ke dalam baji dengan diameter lubang = nominal +0,05 mm (≤M6) atau +0,1 mm (>M6~M12); berikan beban aksial hingga deformasi 7°. Tidak untuk kepala yang terbenam. Gunakan pukulan palu jika diperlukan.
Uji Coba Berkendara
Masukkan ulir ke dalam pelat uji (baja karbon rendah, 140~180 HV30, ketebalan = diameter nominal, lubang sesuai Tabel 5) hingga ≥1 ulir menonjol. Gaya aksial awal ≤50 N (≤M5) atau ≤100 N (>M5); kecepatan ≤30 r/min untuk arbitrase. Tambahkan pelumas jika diperlukan.
Tabel 5: Ketebalan Pelat Uji dan Diameter Lubang
| Diameter Ulir Nominal (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ketebalan (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| Diameter Lubang (mm) | Maksimum | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| Min | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
Catatan: Toleransi ketebalan pelat uji sesuai GB/T 709 untuk pelat baja gulung.
Uji Kerapuhan Hidrogen
Sesuai dengan GB/T 3098.17, menggunakan metode dukungan paralel untuk menilai pengendalian proses.
Uji Penyesuaian Suhu Ulang
Pada suhu 330°C selama 1 jam; rata-rata dari tiga titik kekerasan inti berbeda ≤20 HV sebelum/sesudah. Hanya untuk keperluan arbitrase.
Uji Tarik
Jepit dengan ≥6 ulir yang terbuka; berikan beban aksial ≤25 mm/menit hingga terjadi kegagalan. Kegagalan terjadi pada batang atau ulir, bukan pada sambungan kepala; diperlukan penjepit yang dapat memusatkan diri.
Kunci Torsi
Untuk pengujian torsi dan penggerak, kesalahan ≤±3% dari torsi yang ditentukan. Perangkat bertenaga setara diperbolehkan; manual untuk arbitrase. Kalibrasi memastikan penilaian akurat terhadap kinerja sekrup di bawah beban.
Penandaan
Kode Penilaian
Sekrup self-tapping yang dikeraskan dan ditempa, ditandai dengan “-O-”.
Identifikasi
Tanda cekung atau timbul diperlukan untuk kepala segi enam atau heksalobular dengan diameter nominal ≥5 mm, sebaiknya pada bagian kepala. Sesuai kesepakatan untuk jenis lainnya.
Tanda Identifikasi Produsen
Wajib untuk semua produk yang diberi tanda, untuk memastikan ketelusuran dan jaminan kualitas.
Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)
- Apa tujuan pengerasan permukaan pada sekrup self-tapping?
Pengerasan permukaan memberikan permukaan yang keras untuk pembentukan ulir dan ketahanan aus, sekaligus menjaga inti tetap ulet untuk mencegah kegagalan getas akibat torsi atau tegangan, sebagaimana ditentukan dalam klausul 4.2 dan 4.3. - Bagaimana cara mengurangi kerapuhan hidrogen pada sekrup yang dilapisi secara elektrokimia?
Terapkan kontrol proses sesuai GB/T 3098.17, lakukan pengusiran hidrogen pasca-pelapisan sesuai GB/T 5267, dan pertimbangkan pelapisan non-elektrolitik seperti serpihan seng sesuai ISO 10683 untuk mengurangi risiko. - Bagaimana jika sekrup gagal dalam uji kekuatan torsi di area yang dijepit?
Kegagalan pada ulir yang dijepit membatalkan pengujian; pastikan pemasangan yang tepat dengan setidaknya dua ulir penuh yang dijepit dan terbuka, sesuai dengan 5.4, untuk menilai kekuatan material secara akurat. - Apakah uji tarik wajib untuk semua sekrup self-tapping?
Tidak, hanya untuk panjang ≥12 mm atau ≥3d sesuai kesepakatan pemasok-pembeli; nilai pada Tabel 3 adalah referensi, yang menekankan sifat torsi dan penggerak sebagai metrik utama. - Bagaimana kedalaman lapisan memengaruhi kinerja sekrup?
Kedalaman yang tidak mencukupi dapat menyebabkan keausan dini atau kegagalan dalam pembentukan ulir, sementara kedalaman yang berlebihan meningkatkan kerapuhan; patuhi batasan Tabel 4 untuk sifat yang seimbang dalam aplikasi seperti perakitan baja. - Peralatan apa yang direkomendasikan untuk uji arbitrase?
Gunakan kunci momen manual dengan akurasi ±3% untuk pengujian torsi dan penggerak, dan mikrokekerasan Vickers untuk penentuan kedalaman permukaan dan lapisan guna memastikan hasil yang tidak bias dan tepat.
