Invoering
Dit artikel beschrijft de mechanische prestatienormen voor zelfborende zelftappende schroeven zoals vastgelegd in GB/T 3098.11-2002. Deze normen garanderen de betrouwbaarheid en functionaliteit van zelfborende schroeven bij bevestigingstoepassingen en hebben betrekking op materialen, metallurgische eigenschappen en mechanische prestaties. Zelfborende schroeven zijn ontworpen om hun eigen gat te boren en schroefdraad te vormen zonder voorboren, waardoor ze essentieel zijn in de bouw-, automobiel- en maakindustrie.
Technische vereisten
1.1 Materialen
Zelfborende zelftappende schroeven moeten vervaardigd zijn van gecarburiseerd staal of warmtebehandeld staal om de noodzakelijke hardheid en duurzaamheid te garanderen voor boor- en tapwerkzaamheden.
1.2 Metallurgische eigenschappen
1.2.1 Oppervlaktehardheid
Na de warmtebehandeling moet de oppervlaktehardheid van zelfborende zelftappende schroeven minimaal 530 HV0.3 bedragen.
1.2.2 Kernhardheid
De kernhardheid na behandeling moet zijn:
- 320 HV5 tot 400 HV5 voor schroefdraadmaten ≤ ST4.2;
- 320 HV10 tot 400 HV10 voor schroefdraadmaten > ST4.2.
De aanbevolen minimale temperatuur voor het temperen is 330 °C. Tempertemperaturen tussen 275 °C en 315 °C moeten worden vermeden om het risico op brosheid van getemperd martensiet te minimaliseren.
1.2.3 Diepte van de gecarboniseerde laag
De dikte van de gecarboniseerde laag moet voldoen aan de waarden in tabel 1.
| Draadmaat | Minimum | Maximum |
|---|---|---|
| ST2.9 en ST3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST4.2 tot ST5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST6.3 | 0.15 | 0.28 |
1.2.4 Microstructuur
In de microstructuur na de warmtebehandeling mag er geen gelaagd ferriet aanwezig zijn tussen de oppervlaktegeharde laag en de kern.
1.2.5 Waterstofbrosheid
Gegalvaniseerde zelfborende schroeven lopen risico op breuk door waterstofbrosheid. De fabrikant en/of galvaniseerder dient maatregelen te nemen, waaronder testen volgens GB/T 3098.17, om dit risico te beheersen. Ook de eisen voor het voorkomen van waterstofbrosheid in gegalvaniseerde bevestigingsmiddelen volgens GB/T 5267.1 dienen in acht te worden genomen.
1.3 Mechanische eigenschappen
1.3.1 Boorprestaties
Het boorgedeelte van de schroef moet een voorgefabriceerd gat boren dat geschikt is voor het extruderen van de bijbehorende binnenschroefdraad onder de testomstandigheden zoals gespecificeerd in paragraaf 2.2.1.
1.3.2 Draadvormingsprestaties
In het voorgeboorde gat volgens paragraaf 2.2.1 moet de zelfborende zelftappende schroef, wanneer deze in de testplaat zoals gespecificeerd in paragraaf 2.2.1.1 wordt geschroefd, de bijbehorende inwendige schroefdraad zonder vervorming aanbrengen.
1.3.3 Torsiesterkte
Bij de test volgens paragraaf 2.2.3 moet de torsiesterkte ervoor zorgen dat het faalmoment gelijk is aan of groter is dan de waarden in tabel 4.
Testmethoden
2.1 Tests van metallurgische eigenschappen
2.1.1 Oppervlaktehardheidstest
Oppervlaktehardheidstesten moeten worden uitgevoerd volgens GB/T 4340.1. De inkepingen moeten worden gemaakt op vlakke oppervlakken, bij voorkeur op de schroefkop.
2.1.2 Kernhardheidstest
De kernhardheidstest moet worden uitgevoerd volgens GB/T 4340.1 op een dwarsdoorsnede.
2.1.3 Meting van de diepte van de gecarboniseerde laag
De diepte van de gecarburiseerde laag moet worden gemeten met behulp van een microscoop op een longitudinale microdoorsnede aan de flank halverwege tussen de top en de basis, of aan de basis voor schroeven ≤ ST4.2. Voor arbitrage moet de micro-Vickers-hardheid worden gebruikt met een testkracht van 300 g op het schroefdraadprofiel, waarbij de diepte wordt berekend vanaf het punt waar de kernhardheid met 30 HV wordt overschreden.
2.1.4 Microstructuurtest
Microstructuuronderzoek dient te voldoen aan de relevante metallografische inspectienormen.
2.2 Mechanische eigenschapstesten
2.2.1 Boor- en tapproef
2.2.1.1 Testapparatuur
De testplaat moet vervaardigd zijn van koolstofarm staal met een koolstofgehalte ≤ 0,23% en een hardheid van 110 HV30 tot 165 HV30 (conform GB/T 4340.1). De plaatdikte moet voldoen aan de waarden in tabel 2. De testopstelling is weergegeven in figuur 1 (niet hier afgebeeld; raadpleeg de norm voor een schema).
| Draadmaat | Dikte van de testplaat (mm) | Axiale kracht (N) | Maximale schroeftijd (s) | Schroefsnelheid onder belasting (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 |
Let op: De dikte van de testplaat kan uit twee stalen platen bestaan. Deze waarden gelden alleen voor de acceptatie-inspectie.
2.2.1.2 Testprocedure
Draai de gecoate of ongecoate schroef (afhankelijk van de toepassing) in de testplaat totdat er één volledige schroefdraad doorheen is gegaan. De axiale kracht en schroefsnelheid uit tabel 2 zijn van toepassing op zowel boren als tappen.
2.2.2 Boorinspectie
In overleg kan een boorinspectie worden uitgevoerd. Testplaat volgens 2.2.1.1, dikte volgens tabel 3. Vooraf een positioneringspunt ponsen. Na het doorboren mag de maximale gatdiameter de limieten van tabel 3 niet overschrijden. Het hulpstuk in figuur 2 (niet afgebeeld; zie norm) is een aanvulling op figuur 1, met een binnendiameter van de huls die ongeveer 0,25 mm groter is dan de buitendiameter van de schroefdraad. De lengte van de huls maakt verlenging van de boorpunt mogelijk. Axiale krachten uit tabel 2 dienen als leidraad voor de installatie; overschrijding hiervan kan leiden tot breuk van de boorpunt of oververhitting.
| Draadmaat | Plaatdikte | Minimale gatdiameter | Maximale gatdiameter |
|---|---|---|---|
| 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 Koppeltest
Klem de schroef vast in een bijpassende schroefdraadspleetmatrijs of -inrichting zonder het geklemde gedeelte te beschadigen. Een voorbeeld van de inrichting is weergegeven in figuur 3 (niet afgebeeld; zie norm). Na het klemmen steken ten minste twee volledige schroefdraden uit de inrichting en zijn ten minste twee volledige schroefdraden (exclusief boorpunt) stevig vastgeklemd. Bij korte schroeven klemt u de gehele schroefdraad vast zonder kracht op de kop uit te oefenen. Breng koppel aan met behulp van een gekalibreerd apparaat tot de schroef breekt. De schroef moet voldoen aan het breukkoppel in tabel 4 (eenheden: N·m).
| Draadmaat | Minimum |
|---|---|
| ST2.9 | 1.5 |
| ST3.5 | 2.8 |
| ST4.2 | 4.7 |
| ST4.8 | 6.9 |
| ST5.5 | 10.4 |
| ST6.3 | 16.9 |
Voor koppelmetingen mag de meetfout van de momentsleutel binnen ±3% van de opgegeven waarde liggen. Een elektrisch apparaat met een gelijkwaardige nauwkeurigheid mag worden gebruikt. Voor arbitrage dient een handmatige momentsleutel te worden gebruikt.
Veelgestelde vragen
- Welke materialen zijn vereist voor zelfborende zelftappende schroeven volgens GB/T 3098.11-2002?
- Ze moeten gemaakt zijn van gecarboniseerd staal of warmtebehandeld staal om de vereiste hardheid en prestaties te bereiken.
- Hoe wordt waterstofbrosheid bij gegalvaniseerde schroeven beheerst?
- Fabrikanten en galvaniseerders moeten maatregelen treffen, waaronder testen volgens GB/T 3098.17 en het overwegen van GB/T 5267.1 voor waterstofverwijdering, om het risico op breuken te voorkomen.
- Wat is de minimale oppervlaktehardheid voor deze schroeven?
- De oppervlaktehardheid moet na de warmtebehandeling minimaal 530 HV0.3 bedragen.
- Waarom bepaalde tempertemperaturen vermijden?
- Ontlaten tussen 275 °C en 315 °C verhoogt het risico op brosheid van getemperd martensiet; een minimumtemperatuur van 330 °C wordt aanbevolen.
- Wat zijn de eisen aan de torsiesterkte van ST4.8-schroeven?
- Het minimale faalkoppel bedraagt 6,9 N·m bij testen volgens de voorgeschreven methode.
- Hoe wordt de dikte van de gecarboniseerde laag gemeten voor arbitragedoeleinden?
- Gebruik de micro-Vickers-hardheidstest met een kracht van 300 g op het schroefdraadprofiel, beginnend vanaf het punt waar de hardheid de kern met 30 HV overschrijdt.
