Pengantar Standar Kinerja Sekrup Baja Tahan Karat
Sekrup baja tahan karat merupakan pengencang penting dalam industri yang membutuhkan ketahanan terhadap korosi, seperti industri kelautan, pengolahan kimia, dan peralatan makanan. Artikel ini merinci standar kinerja mekanis untuk sekrup yang terbuat dari baja tahan karat austenitik SUS304 dan SUS316, tidak termasuk dimensi yang tercakup dalam standar seperti ISO 3506 atau GB/T 3098.6. Sifat-sifat utama meliputi komposisi material, kekuatan tarik (kemampuan menahan gaya tarik), torsi (kekuatan torsi sebelum kegagalan), tegangan bukti (beban tanpa deformasi permanen), kekuatan luluh (titik deformasi plastis), dan metrik terkait lainnya.
Standar-standar ini berasal dari norma internasional seperti ISO 3506 dan GB/T 3098.6 Tiongkok, yang disederhanakan di sini untuk para insinyur, spesialis pengadaan, dan pendatang baru. Untuk protokol pengujian yang tepat, lihat dokumen resmi seperti GB/T 3098.6-2014. Perlu dicatat bahwa pemrosesan seperti pengerjaan dingin meningkatkan sifat-sifat di luar nilai bahan baku.
Performa bervariasi tergantung pada tingkatan dan ukuran; misalnya, sekrup yang lebih kecil (M4 dan di bawahnya) mungkin tidak mencapai tingkatan yang lebih tinggi karena keterbatasan proses manufaktur. Selalu verifikasi dengan pemasok untuk aplikasi khusus.
Komposisi Material: SUS304 dan SUS316
SUS304 dan SUS316 adalah baja tahan karat austenitik yang paling umum digunakan untuk sekrup, menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik. SUS304 cocok untuk lingkungan umum, sedangkan SUS316 memberikan ketahanan yang lebih unggul di lingkungan kaya klorida karena penambahan molibdenum. Varian lain seperti 304L (karbon rendah) atau 316L digunakan untuk kemudahan pengelasan tetapi kurang umum digunakan pada sekrup standar.
Hindari material yang menyesatkan seperti seri 201 atau 668, yang tidak memiliki ketahanan korosi seperti jenis austenitik sejati. Jenis martensitik seperti SUS410 tidak dibahas di sini karena termasuk dalam kategori besi tahan karat.
Perbedaan utamanya: SUS316 memiliki kandungan nikel (10-14%), kromium (16-18%) yang lebih tinggi, dan termasuk molibdenum 2-3%, yang meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang.
Komposisi Kimia SUS304 (Berdasarkan GB/T 1220-2007 dan Standar yang Setara)
Unsur Karbon (C)Mangan (Mn)Silikon (Si)Fosfor (P)Belerang (S)Nikel (Ni)Kromium (Cr)Tembaga (Cu)Molibdenum (Mo)Rentang Standar (%)≤0,08≤2,00≤1,00≤0,045≤0,0308,00-11,0018,00-20,00≤1,00-
Sifat mekanik tipikal untuk sekrup SUS304 yang diproses: Kekuatan tarik minimum 515 MPa, perpanjangan 40%, kekerasan hingga HRB 92.
| Elemen | Karbon (C) | Mangan (Mn) | Silikon (Si) | Fosfor (P) | Belerang (S) | Nikel (Ni) | Kromium (Cr) | Molibdenum (Mo) | Tembaga (Cu) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rentang Standar (%) | ≤0,08 | ≤2,00 | ≤1,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | – |
Sifat mekanik tipikal untuk sekrup SUS316 yang diproses: Kekuatan tarik minimum 515 MPa, kekuatan luluh 205 MPa, perpanjangan 40%.
Nilai dan Penilaian Kinerja
Sekrup baja tahan karat ditandai dengan tingkatan seperti A2-50, A2-70, A4-70, A4-80 pada bagian kepalanya, yang menunjukkan kelas material dan kekuatan sesuai ISO 3506.
- A2 menunjukkan material SUS304.
- A4 menunjukkan material SUS316.
- Angka tersebut (misalnya, 70) mewakili kekuatan tarik minimum dalam kelipatan 10 MPa (misalnya, 700 MPa untuk 70).
Tidak semua ukuran mencapai tingkatan maksimum; misalnya, baut segi enam SUS316 biasanya A4-70, sedangkan mur dapat mencapai A4-80. Pedoman industri untuk penerapannya:
Kelas MaterialUkuran dan Jenis yang BerlakuSUS304A2-50Sekrup mesin, baut M5 dan di bawahnyaA2-70Baut dan mur hingga M24SUS316A4-70Baut hingga M24A4-80Baut dan mur hingga M24
Untuk diameter di atas M24, konsultasikan perjanjian pemasok karena standar mungkin tidak menentukannya.
Sifat Mekanis: Kekuatan Tarik, Kekuatan Luluh, Tegangan Bukti, dan Perpanjangan
Sifat-sifat ini menentukan kinerja sekrup di bawah beban. Kekuatan tarik adalah tegangan maksimum sebelum patah; kekuatan luluh adalah tegangan pada deformasi plastis offset 0,2%; tegangan bukti serupa tetapi untuk perpanjangan yang tidak proporsional; perpanjangan mengukur daktilitas.
Sesuai dengan GB/T 3098.6, nilai minimum:
- A2-50: Kekuatan Tarik 500 MPa, Kekuatan Tekuk 210 MPa, Perpanjangan 0,6d (d = diameter).
- A2-70: Kekuatan Tarik 700 MPa, Kekuatan Tegak 450 MPa, Perpanjangan 0,4d.
- A4-70: Kekuatan Tarik 700 MPa, Kekuatan Tegak 450 MPa, Perpanjangan 0,4d.
- A4-80: Kekuatan Tarik 800 MPa, Kekuatan Tegak 600 MPa, Perpanjangan 0,3d.
Pembentukan dingin meningkatkan nilai-nilai ini dari tingkat bahan baku (misalnya, bahan baku 304 ~500 MPa menjadi 700 MPa pada sekrup).
Standar Torsi dan Kriteria Kegagalan
Torsi (torsi putus) sangat penting untuk pemasangan tanpa kegagalan. Standar dari GB/T 3098.6 memberikan nilai torsi putus minimum untuk berbagai ukuran dan tingkatan.
Contoh: Untuk sekrup segi enam M6 A2-70, torsi putus minimum kira-kira 13 N·m. Konsultasikan tabel detail untuk nilai yang tepat, karena nilainya bervariasi tergantung jenis dan panjang ulir.
Cara pemakaian: Identifikasi tingkat kekencangan ulir, lalu lihat tabel torsi. Pengencangan yang berlebihan berisiko merusak atau mematahkan ulir.
Perhitungan Luas Penampang Tegangan Efektif
Luas area tegangan (As) digunakan untuk menghitung beban aktual: As = π/4 * (d – 0,9382*p)^2, di mana d adalah diameter nominal, p adalah pitch (perkiraan untuk ulir metrik).
Nilai umum (dalam mm²):
Diameter NominalM3M4M5M6M8M10M12M16M20Luas Tegangan (mm²)5.038.7814.220.136.658.084.3157245
Gunakan As untuk menghitung beban tarik: Beban = Kekuatan Tarik * As (dalam N).
Parameter Kinerja Terperinci untuk Ukuran Umum
Parameter yang dihitung untuk A2-70 (contoh ukuran):
UkuranLuas Tegangan (mm²)Beban Tarik Minimum (kN)Beban Uji Minimum (kN)M620.114.19.0M836.625.616.5M1058.040.626.1
Hal yang sama berlaku untuk A4-80: Beban lebih tinggi karena kekuatan tarik 800 MPa.
Untuk ukuran A4-70 dan A4-80, sesuaikan berdasarkan pengali nilai.
Aplikasi dan Pedoman Industri
Dalam praktiknya, pilih jenis baja berdasarkan lingkungan: SUS304 untuk dalam ruangan/kering; SUS316 untuk lingkungan laut/asam. Pastikan bagian yang saling berpasangan memiliki jenis baja yang sama untuk menghindari korosi galvanik. Perhitungan beban awal harus memperhitungkan tegangan luluh 70-80% untuk sambungan yang aman.
Pengujian: Gunakan uji tarik langsung atau uji baji sesuai standar. Aturan industri menyarankan penurunan nilai untuk beban siklik atau suhu tinggi (baja austenitik melunak di atas 400°C).
Untuk pengadaan: Tentukan kelas, ukuran, dan standar (misalnya, ISO 3506 A2-70). Verifikasi sertifikasi untuk aplikasi kritis seperti dirgantara atau bejana tekan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)
Mengapa baja SUS304 mentah memiliki kekuatan tarik sekitar 500 MPa, tetapi sekrup mencapai 700 MPa?
Pengerjaan dingin selama proses manufaktur menyebabkan pengerasan regangan, meningkatkan kekuatan dan kekerasan tanpa perlakuan panas.
Apa perbedaan utama antara SUS304 dan SUS316 untuk sekrup?
SUS316 mengandung molibdenum 2-3% untuk ketahanan korosi yang lebih baik di lingkungan klorida, dengan kandungan nikel yang sedikit lebih tinggi dan kromium yang disesuaikan.
Bagaimana cara menghitung beban tarik untuk ukuran sekrup tertentu?
Kalikan kekuatan tarik minimum (misalnya, 700 MPa untuk A2-70) dengan luas area tegangan (As) dalam mm², lalu ubah ke kN (bagi dengan 1000).
Apakah semua sekrup SUS316 memiliki peringkat A4-80?
Tidak; baut segi enam standar adalah A4-70 (700 MPa), sedangkan mur dapat mencapai A4-80 (800 MPa). Periksa ukuran dan jenisnya.
Apa sumber standar torsi untuk sekrup baja tahan karat?
Berdasarkan GB/T 3098.6 atau ISO 3506, yang memberikan nilai torsi putus minimum untuk memastikan pemasangan yang aman.
Apakah sekrup baja tahan karat dapat digunakan dalam aplikasi suhu tinggi?
Ya, hingga 800°C untuk periode singkat, tetapi kekuatannya akan berkurang; gunakan jenis yang distabilkan seperti 321 untuk paparan yang lebih lama.
