GB/T 3098.26-2021: Właściwości elementów złącznych – podkładki płaskie

Niniejsza norma określa właściwości mechaniczne i fizyczne podkładek płaskich wykonanych ze stali węglowej lub stali stopowej, przeznaczonych do stosowania w połączeniach śrubowych ze śrubami, wkrętami, szpilkami i nakrętkami, zgodnych z klasami wytrzymałości określonymi w normach GB/T 3098.1 i GB/T 3098.2. Właściwości te badane są w temperaturach otoczenia od 10°C do 35°C.

Uwaga 1: Podkładki płaskie można również stosować z innymi elementami złącznymi, np. wkrętami samogwintującymi.

Podkładki płaskie spełniające wymagania niniejszej normy w określonych warunkach testowych mogą nie zachować swoich właściwości mechanicznych i fizycznych w wysokich i/lub niskich temperaturach. Uwaga 2: Podkładki płaskie zgodne z niniejszym dokumentem nadają się do pracy w temperaturach od -50°C do +150°C. W przypadku temperatur powyżej -50°C do +150°C, do +300°C, zaleca się użytkownikom konsultację z odpowiednimi ekspertami.

Niniejszy dokument dotyczy podkładek płaskich i podkładek do zespołów wykonanych ze stali węglowej lub stopowej o grubości od 0,2 mm do 12 mm, w tym:

• Podkładki płaskie (z lub bez wzorów, żeberek lub fazowań).
• Podkładki kwadratowe płaskie.
• Podkładki płaskie z otworem kwadratowym.
• Specjalnie ukształtowane podkładki płaskie.

Niniejsza norma nie określa wymagań dla:

• Odporność na korozję.
• Spawalność.

Zakres normy podkreśla znaczenie doboru materiałów i warunków testowania dla zapewnienia niezawodności zespołów elementów złącznych. Na przykład, w zastosowaniach wymagających ekstremalnych temperatur, należy uwzględnić dodatkowe czynniki, takie jak rozszerzalność cieplna i degradacja materiału. Norma ta integruje się z innymi dokumentami serii GB/T, tworząc kompleksowe ramy dla wydajności elementów złącznych, gwarantując kompatybilność i bezpieczeństwo w zastosowaniach inżynierii mechanicznej. Ograniczając zakres grubości, norma koncentruje się na typowych zastosowaniach przemysłowych, jednocześnie dopuszczając rozszerzenia w drodze porozumień. Specjaliści powinni pamiętać, że w specjalistycznych środowiskach, takich jak przemysł morski czy lotniczy, mogą być konieczne dodatkowe normy dotyczące korozji. Ogólnie rzecz biorąc, zakres normy zapewnia, że ​​podkładki płaskie skutecznie przyczyniają się do rozkładu obciążeń i odporności na drgania w połączeniach śrubowych, zapobiegając awariom, takim jak luzowanie lub zmęczenie materiału. Wykluczenie korozji i spawalności podkreśla potrzebę zintegrowanego projektowania systemów, w których te aspekty są rozpatrywane oddzielnie. W praktyce inżynierowie często łączą to z normami, takimi jak GB/T 5267.3, dotyczącymi cynkowania ogniowego, w celu zwiększenia trwałości. To kompleksowe podejście pomaga w doborze podkładek, które optymalizują wydajność zespołu, redukując koszty konserwacji i poprawiając integralność konstrukcji. Co więcej, wytyczne dotyczące temperatury zapobiegają niewłaściwemu użyciu w warunkach wysokich temperatur, gdzie preferowane mogą być alternatywne materiały, takie jak stal nierdzewna. Skupienie się dokumentu na stalach węglowych i stopowych równoważy opłacalność z wytrzymałością mechaniczną, dzięki czemu nadają się one do zastosowań w sektorze motoryzacyjnym, budowlanym i maszynowym. Przestrzegając tych parametrów, producenci mogą wytwarzać spójne produkty, spełniające międzynarodowe standardy, co ułatwia globalny handel i standaryzację.

Symbolika

W niniejszym dokumencie zastosowano następujące symbole:

• d₁: Średnica wewnętrzna otworu przelotowego w milimetrach (mm).
• d₂: Średnica zewnętrzna w milimetrach (mm).
• F: Obciążenie w niutonach (N).
• G: Całkowita głębokość warstwy odwęglonej w milimetrach (mm).
• r: Promień kontaktu między elementami podporowymi i ciśnieniowymi, w milimetrach (mm).
• t: Nominalna grubość podkładki płaskiej w milimetrach (mm).
• t_eff: Efektywna grubość podkładki płaskiej w milimetrach (mm).
• α: Kąt styku między częścią podporową i częścią ciśnieniową, w stopniach (°).

Symbole te standaryzują komunikację w dokumentacji technicznej, zapewniając precyzję projektowania i testowania. Na przykład, d₁ i d₂ mają kluczowe znaczenie dla zgodności wymiarowej śrub, zapobiegając niewspółosiowości, która mogłaby prowadzić do awarii zespołu. Obciążenie F jest niezbędne w testach wydajnościowych, symulujących rzeczywiste naprężenia. Głębokość odwęglenia G odnosi się do integralności powierzchni, ponieważ nadmierne odwęglenie może osłabić podkładkę. Promień r i kąt α są używane w konfiguracjach testowych w celu dokładnego odtworzenia warunków styku. Parametry grubości t i t_eff uwzględniają odchylenia produkcyjne, wpływając na nośność. W praktyce inżynierskiej symbole te ułatwiają obliczenia rozkładu naprężeń, gdzie podkładki pomagają równomiernie rozłożyć siły na powierzchniach połączeń. Zrozumienie tych oznaczeń jest kluczowe dla interpretacji wyników testów i zapewnienia zgodności. Są one zgodne z normami międzynarodowymi, promując interoperacyjność. Specjaliści powinni ich konsekwentnie używać, aby uniknąć błędów w specyfikacjach. Na przykład, w analizie elementów skończonych, parametry te wprowadzane do modeli przewidują zachowanie podkładki pod obciążeniem. Symbolika ta zwiększa użyteczność dokumentu, umożliwiając szybkie odwoływanie się do niego w trakcie procesów kontroli jakości. Definiując je na wczesnym etapie, norma buduje fundament dla kolejnych rozdziałów poświęconych materiałom i testom.

System oznaczeń

Klasa wydajności podkładek płaskich składa się z liczby i symbolu:

• Liczba ta wskazuje minimalną wartość twardości Vickersa (patrz tabela 3).
• Litery HV oznaczają twardość Vickersa.

Przykład: Podkładka płaska ze stali o minimalnej twardości Vickersa wynoszącej 200, zgodnie z tabelą 3, jest oznaczana jako 200 HV.

Jeśli jest zgodny z tabelami 2 i 3, ten system oznaczeń może mieć również zastosowanie do specyfikacji wykraczających poza standardowe grubości. Chociaż określono wiele klas wytrzymałości, nie wszystkie są odpowiednie dla każdego zespołu śruby, nakrętki i podkładki. Kombinacje klas wytrzymałości podkładek płaskich ze śrubami, wkrętami, szpilkami i nakrętkami przedstawiono w tabeli 1.

RC: Zalecana kombinacja.
^A W normach produktowych dla zespołów śrub i podkładek zgodnie z GB/T 9074.1 i GB/T 97.4 stosowane są klasy 200 HV i 300 HV.
^B Parametr 380 HV nie jest zgodny z obowiązującymi normami produktowymi; jego użycie wymaga porozumienia między dostawcą i nabywcą.
^C W przypadku 380 HV konstrukcja połączenia śrubowego powinna zapobiegać zginaniu i naprężeniom rozciągającym w podkładkach, zwłaszcza tych z nacięciem płaskim lub stożkowym.
^D Połączenia z przypisem d można stosować, jeśli zweryfikowano projekt połączenia i instalację.
^mi Połączenia powyżej pogrubionej linii schodkowej można stosować w przypadku połączeń śrubowych.
^F Nie należy stosować kombinacji znajdujących się poniżej pogrubionej linii schodkowej (obszary szare).

W przypadku wkrętów samogwintujących i wkrętów łączących miękkie materiały (np. tworzywo sztuczne, drewno) kombinacje z klasami wydajności podkładek płaskich należy określać na podstawie zamierzonego zastosowania.

Ten system oznaczeń zapewnia identyfikowalność i kompatybilność w zespołach, co jest kluczowe dla bezpieczeństwa. Łącząc twardość z klasami wydajności, pozwala inżynierom dobrać podkładki dopasowane do wytrzymałości śrub, unikając zaniżania lub zawyżania parametrów. Zalecenia zawarte w Tabeli 1 zapobiegają niedopasowaniom, które mogą powodować awarie, takie jak zdzieranie lub pękanie. W zastosowaniach o dużym obciążeniu, takich jak mosty, wyższe klasy, takie jak 380 HV, zapewniają lepszą wytrzymałość, ale wymagają starannego projektowania w celu ograniczenia ryzyka kruchości wodorowej (patrz GB/Z 41117). Elastyczność systemu w zakresie niestandardowych grubości wspiera niestandardowe zastosowania. Ogólnie rzecz biorąc, sprzyja on standaryzacji, redukując błędy w zaopatrzeniu i montażu.

Przybory

Tabela 2 określa limity składu chemicznego stali węglowej i stali stopowej stosowanej w podkładkach płaskich o różnych klasach wytrzymałości. Składy te muszą być zgodne z odpowiednimi normami krajowymi.

Notatka: Stal stopowa obejmuje stal sprężynową i stal sprężynową stopową nadającą się na podkładki płaskie.

W przypadku podkładek wymagających cynkowania ogniowego, materiały muszą spełniać wymagania normy GB/T 5267.3. Jeśli zespoły są hartowane i odpuszczane w całości, możliwe jest dostarczenie podkładek bez obróbki cieplnej; w takich przypadkach skład chemiczny zgodny z normą GB/T 9074.1 ustala się po uzgodnieniu.

W przypadku zespołów wkrętów samogwintujących utwardzanych powierzchniowo zgodnie z normą GB/T 97.5, zawartość węgla w podkładce nie powinna przekraczać 0,12%. Każda partia produkcyjna musi zawierać materiał pochodzący z tej samej huty.

NA: Nie dotyczy.
^A W przypadku sporów należy przeprowadzić analizę produktu.
^B W przypadku podkładek montażowych patrz GB/T 9074.1 lub GB/T 97.4; skład i temperatura odpuszczania do uzgodnienia.
^C W przypadku zastosowań specjalnych (np. cynkowanie ogniowe) skład i temperatura odpuszczania do uzgodnienia.
^D Maksymalna zawartość boru 0,003%, do 0,005% w przypadku nieefektywnego boru kontrolowanego przez tytan/aluminium.
^mi Podkładki 200 HV mogą być wykonane z odpowiednich surowców lub poddane hartowaniu i odpuszczaniu po produkcji; proces powinien przeprowadzić producent, jeśli spełnione są wymagania tabeli 3.
^F Materiały muszą mieć wystarczającą hartowność dla martenzytu ~90% w rdzeniu przed odpuszczaniem.
^G Stal węglowa może zawierać chrom, mangan, nikiel itp.
^H Stale stopowe zawierają co najmniej jeden pierwiastek: Cr 0,30%, Mn 0,20%, Ni 0,30%, V 0,10%, Mo 0,08%, B 0,0008%. W przypadku kombinacji, suma poszczególnych minimów wynosi co najmniej 70%.
^I W przypadku kruchości wodorowej patrz GB/Z 41117.

Specyfikacje materiałowe zapewniają podkładkom wymaganą twardość i trwałość. Węgiel ogranicza wytrzymałość, a niska zawartość fosforu i siarki minimalizuje kruchość. Dodatki stopowe zwiększają hartowność w wyższych klasach. Temperatury odpuszczania zapobiegają przehartowaniu, zmniejszając ryzyko pęknięć. Niniejsza sekcja zawiera wskazówki dla producentów dotyczące wyboru stali zapewniającej stałą wydajność, co jest kluczowe w branżach takich jak motoryzacja, gdzie odporność na drgania jest kluczowa. Zgodność z odpowiednimi normami zapewnia kompatybilność z cynkowaniem, co pozwala uniknąć problemów, takich jak uszkodzenie powłoki.

Właściwości mechaniczne i fizyczne

Podkładki płaskie o określonych klasach wydajności muszą spełniać właściwości mechaniczne i fizyczne podane w Tabeli 3 w temperaturze otoczenia, niezależnie od tego, czy były testowane podczas produkcji, czy kontroli końcowej.

Rozdział 6 przedstawia stosowne metody badań i procedury arbitrażowe służące do weryfikacji zgodności z Tabelą 3. W przypadku podkładek klasy 380 HV wymagane jest przeprowadzenie badania ciągliwości zgodnie z Załącznikiem A, jeśli jest to określone.

^A 380 HV nie mieści się w obecnych normach produktowych; stosować po uzgodnieniu.
^B Przekroczenie wartości maksymalnej 250 HV nie stanowi podstawy do odrzucenia.
^C Dla podkładek radełkowanych i żebrowanych ograniczenia jak dla 380 HV.
^D Pomiar zgodnie z 6.2.3 na przekroju poprzecznym; twardość w odległości 0,1 mm od powierzchni podparcia ≥ twardość środkowa – 30 HV.
^mi Która wartość jest mniejsza.
^F Zmierzona zgodnie z 6,3 na przekroju poprzecznym; twardość w odległości 0,1 mm od powierzchni podparcia ≤ twardość środkowa + 30 HV.

Te właściwości zapewniają, że podkładki wytrzymują obciążenia ściskające bez odkształceń i uszkodzeń. Zakresy twardości równoważą wytrzymałość i ciągliwość, zapobiegając pękaniu. Kontrola odwęglania i nawęglania utrzymuje integralność powierzchni, co jest kluczowe dla odporności na korozję podkładek powlekanych. Limity odpuszczania weryfikują adekwatność obróbki cieplnej. W zastosowaniach, specyfikacje te zapewniają niezawodność połączeń, np. w maszynach, gdzie drgania mogą powodować poluzowanie połączeń. Testy zgodności zgodnie z rozdziałem 6 gwarantują jakość.

Metody testowe

Badanie twardości

Ogólny

Badanie twardości ma na celu sprawdzenie zgodności z wartościami min./maks. podanymi w Tabeli 3 oraz wymaganiami materiałowymi dla podkładek hartowanych i odpuszczanych. Dotyczy wszystkich klas, badane w stanie dostawy, z wyjątkiem podkładek poddanych obróbce po montażu.

Wykonać na odpowiednich powierzchniach lub przekrojach zgodnie z Tabelą 4.

^A W przypadku zapotrzebowania na hartowanie i odpuszczanie 200 HV, badanie przekroju poprzecznego stanowi arbitraż w przypadku sporu.

Twardość powierzchniowa Vickersa

Wybierz obciążenie testowe na podstawie klasy i grubości zgodnie z Rysunkiem 1. Jeśli nie ma odpowiedniego obciążenia Vickersa, użyj Rockwella.

Przykład: W przypadku podkładki o grubości 0,3 mm i twardości 300 HV należy zastosować podkładkę HV5.

 Twardość Rockwella na powierzchni

Wybierz obciążenie zgodnie z rysunkiem 2, w oparciu o klasę i grubość. Użyj Vickersa, jeśli nie ma odpowiedniego obciążenia Rockwella.

Przykład: W przypadku podkładki o grubości 0,5 mm i twardości 380 HV należy zastosować 294 N (HR30N).

Procedura testowa

Usuń powłoki/tlenki, przetestuj w połowie promienia na powierzchni nośnej. W przypadku ocynkowanej usuń warstwę przejściową. Uśrednij trzy odczyty pod kątem 120°, jeśli pozwala na to rozmiar.

Wymagania dla 100 HV, 140 HV, 200 HV

Rutyna: Zgodnie z 6.1.2, zapoznaj się z Tabelą 3. Arbitraż: Vickers zgodnie z Rysunkiem 1; dla t_eff > 0,5 mm, obciążenie niższe ≥ HV1.

Wymagania dla 300 HV, 380 HV

Rutyna: Zgodnie z 6.1.2, zapoznaj się z Tabelą 3. Arbitraż: Przekrój zgodnie z 6.1.3.

Badanie twardości przekroju promieniowego

Ogólny

Zgodnie z normą GB/T 4340.1, Vickers dla podkładek hartowanych i odpuszczanych.

Procedura

Wykonaj przekrój promieniowy przez środek otworu, osadź/zamontuj, oszlifuj/wypoleruj do metalografii. Przetestuj w środku przekroju zgodnie z rysunkiem 3; jeśli to możliwe, uśrednij wyniki co najmniej trzech punktów.

1: Obszar testowy (promień 0,25 t_eff).

Wymagania

Zapoznaj się z Tabelą 3. Jeśli różnica > 30 HV w promieniu t_eff 0,25, zweryfikuj martenzyt ~90% zgodnie z Tabelą 2.

Test odwęglania

Ogólny

Wykrywa odwęglenie powierzchni podkładek radełkowanych/żebrowanych 300 HV i wszystkich podkładek 380 HV. Obszary zgodnie z rysunkiem 4.

1: Powierzchnia podparcia; 2: Całkowita warstwa dekarboksylowa; 3: Częściowa warstwa dekarboksylowa; 4: Metal podstawowy; x: Brak obszaru testowego.

Metoda metalograficzna

Przygotowanie próbki

Usuń powłoki, wykonaj przekrój promieniowy, osadź/zamontuj, przeszlifuj/wypoleruj. Uwaga: Wytrawiaj nitalem 3%, aby ujawnić zmiany.

Procedura

Oglądać przy powiększeniu 100x; mierzyć za pomocą skali lub okularu.

Wymagania

Maks. G zgodnie z tabelą 3.

Metoda twardości

Przygotowanie próbki

Dla t ≥ 0,4 mm; przygotować zgodnie z pkt 6.2.2.1 bez trawienia.

Procedura

Zmierz punkty 1 i 2 zgodnie z rysunkiem 5 za pomocą HV0,3 (2,942 N).

Brak dekarboksylacji: HV(2) > HV(1) – 30 HV; Brak karboksylacji: HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV. 1: Środek; 2: 0,1 mm od powierzchni.

Wymagania

HV(2) ≥ HV(1) – 30 HV. Uwaga: Nie dla maks. G zgodnie z tabelą 3.

Badanie nawęglania

Ogólny

Wykrywa nawęglanie powierzchni podczas obróbki cieplnej podkładek radełkowanych/żebrowanych 300 HV i wszystkich podkładek 380 HV, t ≥ 0,4 mm. Pomiar twardości w przekroju poprzecznym.

Procedura

Przygotować zgodnie z 6.2.2.1 bez trawienia; wykonać pomiary zgodnie z Rysunkiem 5 z HV0,3.

Wymagania

HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV. Przekroczenie wskazuje na nawęglanie. Dodatkowo powierzchnia podparcia ≤ 370 HV0,3 dla 300 HV, ≤ 450 HV0,3 dla 380 HV zgodnie z tabelą 3.

Test ponownego hartowania

Ogólny

Sprawdza minimalną temperaturę odpuszczania podczas obróbki cieplnej podkładek 300 HV i 380 HV.

Procedura

Zmierz wartość Vickersa w obszarze Rysunku 3 (trzy punkty). Odpuszczaj w temperaturze o 10°C niższej niż w Tabeli 2 przez 30 minut; powtórz pomiar w tym samym obszarze.

Wymagania

Średnia redukcja twardości po odpuszczeniu wynosi < 20 HV.

Metody testowe zapewniają jakość podkładek poprzez standardowe procedury, kluczowe dla niezawodności. Testy twardości potwierdzają wytrzymałość materiału, a kontrola odwęglania/nawęglania zapobiega osłabieniom powierzchni. Odpuszczanie weryfikuje obróbkę cieplną, zapobiegając kruchości. Metody te są zgodne z międzynarodowymi praktykami, umożliwiając spójną produkcję.

Cechowanie

Ogólny

Podkładki wyprodukowane zgodnie z niniejszym dokumentem mogą być oznaczone zgodnie z rozdziałem 3 tylko wtedy, gdy są w pełni zgodne.

Oznaczenie podkładki

Zgodnie z decyzją lub umową producenta; jeśli uzgodniono, należy podać identyfikator producenta i klasę wydajności. Dystrybutorzy używający własnego identyfikatora są uznawani za producentów. Brak wypukłych oznaczeń; wgłębienia niezalecane ze względu na efekt zaciskania momentem obrotowym lub koncentrację naprężeń. Należy stosować trwałe metody, takie jak laser. Oznacz klasę zgodnie z kodem z Tabeli 5 lub symbolami na tarczy zegara.

Oznakowanie opakowań

Wszystkie opakowania muszą być oznaczone identyfikatorem producenta/sprzedawcy, klasą wydajności zgodnie z rozdziałem 3 i numerem partii zgodnie z normą GB/T 3099.4.

Oznakowanie zapewnia identyfikowalność, niezbędną do kontroli jakości i odpowiedzialności. Zapobiega podrabianiu produktów i ułatwia wycofywanie produktów z rynku. W łańcuchach dostaw prawidłowe oznakowanie ułatwia zarządzanie zapasami i weryfikację zgodności.

Załącznik A: Badanie ciągliwości podkładek o klasie wydajności 380 HV

A.1 Ogólne

Określa, czy podkładki stały się kruche podczas produkcji. Stosowane na życzenie klienta, do gotowych podkładek, w tym powłok.

A.2 Procedura testowa

Użyj podpórki i wgłębnika o kącie α zależnym od grubości; twardość min. 60 HRC, powierzchnie szlifowane. W przypadku koncentrycznych podkładek okrągłych użyj styków stożkowych zgodnie z rysunkiem A.1. W przypadku innych podkładek, w kształcie litery V zgodnie z rysunkiem A.2. Umieść podkładkę w urządzeniu; najpierw rozmontuj zespoły. Wyrównaj osie. Przyłóż obciążenie osiowe równomiernie, aż do pełnego styku; przytrzymaj przez 2 minuty, a następnie usuń obciążenie.

A.3 Wymagania

Brak pęknięcia. W przypadku uszkodzenia, należy naciąć pęknięcie przeciwległe; rozdzielenie na dwie części wskazuje na uszkodzenie.

Niniejszy załącznik weryfikuje ciągliwość podkładek o wysokiej twardości, zapobiegając kruchym uszkodzeniom podczas eksploatacji. Ma to kluczowe znaczenie w zastosowaniach wymagających bezpieczeństwa, ponieważ zapewnia, że ​​podkładki odkształcają się bez pękania pod obciążeniem.

Często zadawane pytania

1. Jaki zakres temperatur jest odpowiedni dla podkładek płaskich według tej normy? Zalecana temperatura pracy wynosi od -50°C do +150°C. W przypadku temperatur ekstremalnych do +300°C należy skonsultować się z ekspertami w celu oceny retencji mienia.
2. Jak wybrać odpowiednią klasę wydajności dla mojego zespołu śrub? Zalecane kombinacje (RC) można znaleźć w Tabeli 1. Unikaj szarych obszarów, aby zapobiec niedopasowaniom, które mogą prowadzić do uszkodzenia połączenia; zweryfikuj projekt, jeśli używasz kombinacji z przypisu d.
3. Co zrobić, jeśli moje podkładki wymagają ocynkowania ogniowego? Materiały muszą być zgodne z normą GB/T 5267.3. Skład chemiczny i hartowanie mogą wymagać uzgodnień między dostawcą a kupującym w przypadku zastosowań specjalnych.
4. Dlaczego badanie odwęglania jest ważne w przypadku wyższych klas wydajności? Nadmierne odwęglanie osłabia powierzchnię, zwiększając ryzyko awarii pod obciążeniem. Testy zapewniają spełnienie limitów zgodnie z Tabelą 3, zachowując integralność, szczególnie w przypadku myjek 380 HV.
5. Czy mogę używać myjek 380 HV bez umowy? Nie, ponieważ nie są one zawarte w obecnych normach produktowych. Zastosowanie wymaga protokołu, z uwzględnieniem aspektów projektowych, aby uniknąć naprężeń zginających lub rozciągających.
6. W jaki sposób test odpuszczania potwierdza jakość obróbki cieplnej? Sprawdza, czy redukcja twardości po dodatkowym odpuszczaniu wynosi ≤20 HV, weryfikując, czy oryginalny proces spełniał minimalne temperatury zgodnie z Tabelą 2, zapobiegając kruchości.