Introduzione
Questo articolo descrive in dettaglio gli standard di prestazione meccanica per le viti autoperforanti autofilettanti, come delineato nella norma GB/T 3098.11-2002. Questi standard garantiscono l'affidabilità e la funzionalità delle viti autoperforanti nelle applicazioni di fissaggio, tenendo conto dei materiali di rivestimento, delle proprietà metallurgiche e delle prestazioni meccaniche. Le viti autoperforanti sono progettate per forare autonomamente e formare filettature combacianti senza preforatura, rendendole essenziali nei settori edile, automobilistico e manifatturiero.
Requisiti tecnici
1.1 Materiali
Le viti autoperforanti autofilettanti devono essere realizzate in acciaio da cementazione o acciaio trattato termicamente per garantire la durezza e la durata necessarie per le operazioni di foratura e maschiatura.
1.2 Proprietà metallurgiche
1.2.1 Durezza superficiale
Dopo il trattamento termico, la durezza superficiale delle viti autoperforanti deve essere almeno 530 HV0.3.
1.2.2 Durezza del nucleo
La durezza del nucleo dopo il trattamento deve essere:
- da 320 HV5 a 400 HV5 per dimensioni di filettatura ≤ ST4.2;
- Da 320 HV10 a 400 HV10 per dimensioni filettatura > ST4.2.
La temperatura minima di rinvenimento consigliata è di 330 °C. Si consiglia di evitare temperature di rinvenimento comprese tra 275 °C e 315 °C per ridurre al minimo il rischio di fragilizzazione della martensite rinvenuta.
1.2.3 Profondità dello strato cementato
La profondità dello strato cementato deve essere conforme ai valori della Tabella 1.
| Dimensione del filo | Minimo | Massimo |
|---|---|---|
| ST2.9 e ST3.5 | 0.05 | 0.18 |
| Da ST4.2 a ST5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST6.3 | 0.15 | 0.28 |
1.2.4 Microstruttura
Nella microstruttura dopo il trattamento termico non deve apparire alcuna ferrite a bande tra lo strato superficiale indurito e il nucleo.
1.2.5 Fragilità da idrogeno
Le viti autofilettanti elettrodeposte sono a rischio di frattura a causa dell'infragilimento da idrogeno. Il produttore e/o il placcatore devono adottare misure, inclusi test secondo GB/T 3098.17, per controllare questo rischio. Devono essere inoltre considerati i requisiti per l'eliminazione dell'infragilimento da idrogeno negli elementi di fissaggio elettrodeposti secondo GB/T 5267.1.
1.3 Proprietà meccaniche
1.3.1 Prestazioni di perforazione
La parte di perforazione della vite deve praticare un foro prefabbricato adatto all'estrusione di filettature interne combacianti nelle condizioni di prova specificate nella sezione 2.2.1.
1.3.2 Prestazioni di formatura della filettatura
Nel foro prefabbricato praticato secondo la sezione 2.2.1, la vite autofilettante deve estrudere le filettature interne combacianti senza deformazioni quando avvitata nella piastra di prova specificata nella sezione 2.2.1.1.
1.3.3 Resistenza alla torsione
Quando testata secondo la sezione 2.2.3, la resistenza alla torsione deve garantire che la coppia di rottura sia uguale o superiore ai valori indicati nella Tabella 4.
Metodi di prova
2.1 Test delle proprietà metallurgiche
2.1.1 Prova di durezza superficiale
La prova di durezza superficiale deve essere eseguita secondo GB/T 4340.1. Le incisioni devono essere praticate su superfici piane, preferibilmente sulla testa della vite.
2.1.2 Prova di durezza del nucleo
La prova di durezza del nucleo deve essere condotta secondo GB/T 4340.1 su una microsezione trasversale.
2.1.3 Misurazione della profondità dello strato cementato
La profondità dello strato cementato deve essere misurata al microscopio su una microsezione longitudinale sul fianco a metà strada tra cresta e radice, o alla radice per viti ≤ ST4.2. Per l'arbitraggio, utilizzare la durezza micro-Vickers con una forza di prova di 300 g sul profilo della filettatura, calcolando la profondità dal punto che supera la durezza a cuore di 30 HV.
2.1.4 Test di microstruttura
Le prove sulla microstruttura devono seguire gli standard di ispezione metallografica pertinenti.
2.2 Prove di proprietà meccaniche
2.2.1 Prova di foratura e maschiatura
2.2.1.1 Apparecchiatura di prova
La piastra di prova deve essere realizzata in acciaio a basso tenore di carbonio con un contenuto di carbonio ≤ 0,23% e una durezza compresa tra 110 HV30 e 165 HV30 (secondo GB/T 4340.1). Lo spessore della piastra deve essere conforme alla Tabella 2. L'apparecchiatura di prova è esemplificata nella Figura 1 (non mostrata qui; fare riferimento alla norma per il diagramma).
| Dimensione del filo | Spessore della piastra di prova (mm) | Forza assiale (N) | Tempo massimo di avvitamento (s) | Velocità della vite sotto carico (giri/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 |
Nota: lo spessore della piastra di prova può essere costituito da due piastre di acciaio. Questi valori sono solo per l'ispezione di accettazione.
2.2.1.2 Procedura di prova
Avvitare la vite rivestita o non rivestita (a seconda dell'applicazione) nella piastra di prova fino a completa filettatura. La forza assiale e la velocità della vite indicate nella Tabella 2 si applicano sia alla foratura che alla maschiatura.
2.2.2 Ispezione di perforazione
Previo accordo, è possibile eseguire l'ispezione della foratura. Piastra di prova secondo 2.2.1.1, spessore secondo Tabella 3. Preforare un punto di riferimento. Dopo la foratura, la dimensione massima del foro non deve superare i limiti della Tabella 3. Il dispositivo di fissaggio in Figura 2 (non mostrato; fare riferimento alla norma) integra la Figura 1, con un diametro interno del manicotto di circa 0,25 mm maggiore del diametro maggiore della filettatura. La lunghezza del manicotto consente l'estensione della punta di foratura. Le forze assiali della Tabella 2 guidano l'installazione; il superamento di tali forze può causare la frattura o il surriscaldamento della punta di foratura.
| Dimensione del filo | Spessore della piastra | Diametro minimo del foro | Diametro massimo del foro |
|---|---|---|---|
| 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 Prova di coppia
Serrare la vite in una matrice o dispositivo di divisione della filettatura corrispondente senza danneggiare la parte serrata. L'apparato è esemplificato nella Figura 3 (non mostrato; fare riferimento alla norma). Dopo il serraggio, almeno due filettature complete si estendono oltre il dispositivo e almeno due filettature complete (esclusa la punta del trapano) sono serrate saldamente. Per viti corte, serrare l'intera filettatura senza applicare forza alla testa. Applicare la coppia utilizzando un dispositivo calibrato fino alla rottura. La vite deve soddisfare la coppia di rottura indicata nella Tabella 4 (unità: N·m).
| Dimensione del filo | Minimo |
|---|---|
| ST2.9 | 1.5 |
| ST3.5 | 2.8 |
| ST4.2 | 4.7 |
| ST4.8 | 6.9 |
| ST5.5 | 10.4 |
| ST6.3 | 16.9 |
Per la prova di coppia, l'errore di misurazione della chiave dinamometrica deve essere compreso entro ±3% dal valore specificato. È possibile utilizzare un dispositivo di potenza con precisione equivalente. Per l'arbitraggio, utilizzare una chiave dinamometrica manuale.
Domande frequenti
- Quali materiali sono richiesti per le viti autofilettanti secondo GB/T 3098.11-2002?
- Devono essere realizzati in acciaio cementato o trattato termicamente per ottenere la durezza e le prestazioni specificate.
- Come viene gestita la fragilità da idrogeno nelle viti elettrodeposte?
- I produttori e gli addetti alla placcatura devono attuare misure, tra cui test secondo GB/T 3098.17 e tenendo conto di GB/T 5267.1 per la rimozione dell'idrogeno, per prevenire i rischi di frattura.
- Qual è la durezza superficiale minima per queste viti?
- Dopo il trattamento termico la durezza superficiale deve essere almeno 530 HV0.3.
- Perché evitare determinate temperature di rinvenimento?
- Il rinvenimento tra 275°C e 315°C aumenta il rischio di fragilità della martensite rinvenuta; si raccomanda una temperatura minima di 330°C.
- Quali sono i requisiti di resistenza alla torsione per le viti ST4.8?
- La coppia minima di rottura è di 6,9 N·m se testata secondo il metodo specificato.
- Come si misura la profondità dello strato cementato per l'arbitraggio?
- Utilizzare una durezza micro-Vickers con una forza di 300 g sul profilo della filettatura, partendo dal punto in cui la durezza supera il nucleo di 30 HV.
