Zarys artykułu
W artykule tym kompleksowo omówiono normę GB/T 3098.2-2015, której struktura została opracowana w sposób ułatwiający odniesienie i praktyczne zastosowanie w kontekście inżynierskim:
- Wprowadzenie: Omówienie i stosowalność normy.
- Materiały: Wytyczne dotyczące składu chemicznego i obróbki cieplnej.
- Właściwości mechaniczne: Wymagania dotyczące obciążenia próbnego.
- Wymagania dotyczące twardości: Określone wartości twardości.
- Rodzaje nakrętek i dopasowanie śrub: Kompatybilność ze śrubami.
- Zagadnienia dotyczące momentu obrotowego: Spostrzeżenia na temat stosowania momentu obrotowego.
- FAQ: Odpowiedzi na najczęstsze pytania zawodowe.
Wstęp
Norma GB/T 3098.2-2015 określa właściwości mechaniczne i fizyczne nakrętek z gwintem grubozwojowym wykonanych ze stali węglowej lub stopowej, testowanych w temperaturze otoczenia od 10°C do 35°C. Ma ona kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodności i bezpieczeństwa zespołów elementów złącznych w takich branżach jak budownictwo, motoryzacja i produkcja maszyn.
Norma ta koncentruje się na obciążeniach próbnych, twardości i specyfikacjach materiałowych, aby zapobiec awariom pod obciążeniem. Inżynierowie powinni stosować te wytyczne podczas projektowania i kontroli jakości, aby dopasować nakrętki do odpowiednich śrub, optymalizując wydajność i trwałość zespołu.
Przybory
Nakrętki powinny być produkowane ze stali węglowej o określonym składzie chemicznym, aby uzyskać wymagane właściwości mechaniczne. Obróbka cieplna, taka jak hartowanie i odpuszczanie, jest obowiązkowa w przypadku wyższych klas własności, aby zapewnić wystarczającą hartowność, co skutkuje powstaniem struktury martenzytu o gęstości około 90% w części gwintowanej przed odpuszczaniem.
Kluczowe kwestie przy wyborze materiałów:
- Ogranicz zawartość węgla, aby kontrolować twardość i kruchość.
- Utrzymuj minimalną ilość manganu, aby zapewnić wytrzymałość i hartowność.
- Ogranicz użycie fosforu i siarki, aby uniknąć kruchości.
- Zastosuj hartowanie i odpuszczanie dla klas 05, 8 (D> M16), 10 i 12.
Skład chemiczny
| Klasa nieruchomości | Tworzywo | Obróbka cieplna | C (%) maks. | Mn (%) min | Maksymalny P (%) | S (%) maks. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Stal węglowa | Fakultatywny | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | Stal węglowa | Fakultatywny | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | Stal węglowa | Fakultatywny | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Styl 2 | Stal węglowa | Fakultatywny | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 |
| 8 | Styl 1 D ≤ M16 | Stal węglowa | Fakultatywny | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 |
| 8 | Styl 1 D > M16 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 |
| 10 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Uwaga: W przypadku klas wymagających hartowania i odpuszczania materiały muszą charakteryzować się odpowiednią hartownością. Skład chemiczny należy oceniać zgodnie z odpowiednimi normami.
Właściwości mechaniczne
Nakrętki muszą wytrzymywać określone obciążenia próbne bez uszkodzenia, co stanowi maksymalne bezpieczne obciążenie w połączeniach mechanicznych. Wartości te zapewniają integralność strukturalną pod wpływem rozciągania.
Wskazówki dotyczące składania wniosków:
- Wybierz klasę właściwości w oparciu o wymagania dotyczące obciążenia zespołu.
- Sprawdź obciążenia próbne poprzez przeprowadzenie testów w temperaturze otoczenia.
- Należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak zaangażowanie gwintu i kompatybilność materiałów.
Obciążenia próbne (N)
| Nitka | Poziom | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| M8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| M10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
Uwaga: Obciążenie próbne określa przybliżoną minimalną wytrzymałość na rozciąganie, jaką nakrętka może wytrzymać.
Wymagania dotyczące twardości
Twardość zapewnia odporność na odkształcenia i zachowanie integralności nakrętek pod obciążeniem. Wartości podano w skalach Vickersa (HV), Brinella (HB) i Rockwella (HRC), z przeliczeniami zgodnie z normą ISO 18265.
Porady praktyczne:
- Aby zapewnić dokładność, należy stosować test Vickersa z obciążeniem minimalnym 98 N.
- Należy dostosować do rozmiaru nakrętki; dla D > M16 obowiązują inne wartości minimalne.
- Sprawdź, czy obróbka cieplna po obróbce spełnia wymagania klasy.
Wymagania dotyczące twardości
| Nitka | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min | Maksym | Min | Maksym | Min | Maksym | Min | Maksym | Min | Maksym | Min | Maksym | Min | Maksym | ||
| M5 ≤ D ≤ M16 | Wysokiego napięcia | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | 188 | 302 | 272 | 353 | 146 | 302 | 170 | 302 | 233 | 353 | 272 | 353 | 272 | 353 | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 124 | 287 | 143 | 287 | 190 | 287 | 259 | 336 | 280 | 336 |
| M16 < D ≤ M39 | 179 | 287 | 259 | 336 | 139 | 287 | 162 | 287 | 221 | 336 | 259 | 336 | 259 | 336 | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | Rada Praw Człowieka | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 | |
Uwagi: Dla nakrętek typu 2 w klasie 8 minimalna twardość wynosi 180 HV (171 HB). Dla nakrętek typu 10 w klasie 2 twardość wynosi 302 HV (287 HB, 30 HRC). Dla nakrętek typu 12 w klasie 2 twardość wynosi 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Rodzaje nakrętek i dopasowanie śrub
Nakrętki są klasyfikowane według typów (0 cienkie, 1 standard, 2 wysokie) według określonych zakresów średnic i kompatybilnych klas śrub, co zapewnia wytrzymałość montażu i zapobiega zerwaniu lub uszkodzeniu.
Zalecenia dotyczące dopasowania:
- Jako nakrętek zabezpieczających należy używać cienkich nakrętek (styl 0) ze standardową lub wysoką nakrętką, najpierw dokręcając cienkie nakrętki.
- Dopasuj klasę nakrętki do maksymalnej klasy wytrzymałości śruby, aby uzyskać optymalne napięcie wstępne.
- Weź pod uwagę skok gwintu w przypadku zastosowań drobnozwojowych i grubozwojowych.
Rodzaje nakrętek, średnice i dopasowanie śrub
| Klasa nieruchomości | 04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Styl 1 (Standardowy) | – | – | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M16x1,5 | M5≤D≤M16 |
| Styl 2 (wysoki) | – | – | – | – | M16≤D≤M39 / M8x1≤D≤M16x1,5 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M16x1,5 |
| Styl 0 (cienki) | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | M5≤D≤M39 / M8x1≤D≤M39x3 | – | – | – | – | – |
| Pasujący Bolt Max Class | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Rozważania dotyczące momentu obrotowego
Norma nie określa momentu zrywającego dla nakrętek, zgodnie z normami ISO 898-2 i DIN 267-24, aby uniknąć pomyłki między momentem obrotowym a napięciem wstępnym jako punktami odniesienia projektowego. Zamiast tego należy skupić się na obciążeniach próbnych, wytrzymałości zmęczeniowej i twardości dla zapewnienia niezawodności połączeń.
W praktyce moment obrotowy przyłożony do nakrętek lub śrub w zespołach częściowo przekłada się na siłę zacisku, na którą wpływa tarcie, środki smarne i komponenty takie jak podkładki. Dla porównania, należy rozważyć wartości momentu obrotowego dla śrub o tej samej średnicy i tej samej klasie, ale zawsze priorytetowo traktować obliczenia inżynierskie dla konkretnych zastosowań.
Często zadawane pytania
- Dlaczego hartowanie i odpuszczanie jest wymagane w przypadku orzechów wyższych klas?
Poprawia hartowność, zapewniając strukturę martenzytyczną, która zwiększa wytrzymałość i odporność na odkształcenia pod dużym obciążeniem, zgodnie z wymaganiami podanymi w Tabeli 3. - Jak należy stosować cienkie nakrętki (styl 0) w zespołach?
Złóż jak nakrętki zabezpieczające ze standardową lub wysoką nakrętką; najpierw dokręć cienką nakrętkę do elementu, a następnie dokręć do niej nakrętkę zewnętrzną, aby zapobiec jej poluzowaniu. - Co się stanie, jeśli twardość orzecha przekroczy określoną maksymalną wartość?
Nadmierna twardość może wskazywać na ryzyko nadmiernego odpuszczenia, co może prowadzić do kruchości. Należy powtórzyć testy lub odrzucić partie, aby zachować zgodność z ograniczeniami podanymi w Tabeli 6 i zachować ciągliwość. - Czy nakrętki można stosować ze śrubami o niższej klasie wytrzymałości?
Tak, ale należy dostosować je do maksymalnej klasy śruby zgodnie z normą, aby uniknąć niedostatecznego wykorzystania; zawsze należy sprawdzić wstępne napięcie zespołu i wytrzymałość zmęczeniową. - Jak dokładnie sprawdzić obciążenie próbne nakrętek?
Zastosuj metody podane w punkcie 9 w temperaturze 10°C–35°C; przyłóż obciążenie osiowe bez obrotu, zapewniając pełne zaangażowanie gwintu, aby symulować rzeczywiste warunki. - Dlaczego limity fosforu i siarki są bardziej rygorystyczne w przypadku klas gaszonych?
Niższe poziomy zapobiegają kruchości podczas obróbki cieplnej, zwiększając wytrzymałość i niezawodność w zastosowaniach poddawanych dużym naprężeniom.
