Zarys normy
Niniejsza norma określa właściwości mechaniczne i metody badań wkrętów samowiercących. Poniżej znajduje się strukturalny zarys, który pomoże w zrozumieniu kluczowych sekcji:
- Wymagania techniczne: Obejmuje materiały, właściwości metalurgiczne i kryteria wydajności mechanicznej.
- Metody testowe:Szczegółowo opisano procedury badań metalurgicznych i mechanicznych.
- Specyfikacje klucza dynamometrycznego:Wymagania dotyczące narzędzi stosowanych w badaniu momentu obrotowego.
- Często zadawane pytania:Często zadawane pytania i profesjonalne spostrzeżenia.
Wymagania techniczne
Norma określa precyzyjne wymagania dla wkrętów samowiercących, aby zapewnić niezawodność w zastosowaniach mocujących. Wkręty te są przeznaczone do wiercenia i gwintowania w jednej operacji i są powszechnie stosowane w budownictwie, motoryzacji i przemyśle maszynowym.
Przybory
Wkręty samowiercące muszą być wykonane ze stali do nawęglania lub stali ulepszonej cieplnie. Taki wybór zapewnia niezbędną równowagę między ciągliwością rdzenia a twardością powierzchni, co jest kluczowe podczas wiercenia w materiałach takich jak stal czy aluminium bez wstępnego nawiercania.
Właściwości metalurgiczne
Właściwości metalurgiczne mają kluczowe znaczenie dla wydajności śruby pod obciążeniem. Prawidłowa obróbka cieplna zapobiega uszkodzeniom, takim jak pękanie czy kruchość.
Twardość powierzchni
Po obróbce cieplnej twardość powierzchniowa wkrętów samowiercących powinna wynosić co najmniej 530 HV 0,3. Ta wysoka twardość powierzchni umożliwia efektywne wiercenie i gwintowanie, zmniejszając zużycie końcówki wkrętu podczas montażu.
Twardość rdzenia
Twardość rdzenia po obróbce określa się następująco:
- 320 HV 5 do 400 HV 5 dla rozmiarów gwintów ≤ ST 4.2.
- 320 HV 10 do 400 HV 10 dla rozmiarów gwintów > ST 4,2.
Zalecana minimalna temperatura odpuszczania wynosi 330°C. Należy unikać odpuszczania w zakresie od 275°C do 315°C, aby zminimalizować ryzyko kruchości martenzytu odpuszczonego, która może prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia pod obciążeniem.
Głębokość obudowy
Głębokość obudowy musi być zgodna z wartościami podanymi w Tabeli 1. Taka głębokość zapewnia wystarczającą ilość warstwy utwardzonej do wiercenia, przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości rdzenia.
| Rozmiar gwintu | Min. (mm) | Maks. (mm) |
|---|---|---|
| ST 2.9 i ST 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST 4.2 do ST 5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST 6.3 | 0.15 | 0.28 |
Mikrostruktura
W mikrostrukturze poddanej obróbce cieplnej, pomiędzy warstwą utwardzoną powierzchniowo a rdzeniem nie może pojawić się ferryt pasmowy. Zapewnia to równomierną wytrzymałość i zapobiega powstawaniu stref osłabienia, które mogłyby spowodować pęknięcie ścinające.
Kruchość wodorowa
Wkręty samowiercące powlekane galwanicznie są narażone na pękanie wywołane kruchością wodorową. Producenci i galwanizernie muszą wdrożyć środki, w tym testy zgodnie z normą GB/T 3098.17, aby kontrolować to ryzyko. Dodatkowo, należy wziąć pod uwagę wymagania dotyczące odporności na kruchość wodorową określone w normie GB/T 5267.1 dla elementów złącznych powlekanych galwanicznie, aby zwiększyć ich długoterminową trwałość.
Właściwości mechaniczne
Właściwości mechaniczne określają zdolność śruby do pracy w różnych warunkach eksploatacyjnych, obejmujących wiercenie, gwintowanie i przenoszenie obciążeń.
Wydajność wiercenia
Część wiertnicza śruby musi wywiercić prefabrykowany otwór, odpowiedni do wytłaczania pasujących gwintów wewnętrznych w warunkach testowych określonych w punkcie 4.2.1. Zapewnia to sprawny montaż bez użycia dodatkowych narzędzi.
Wydajność formowania gwintów
W otworze prefabrykowanym wywierconym zgodnie z punktem 3.3.1, śruba powinna wycisnąć pasujący gwint wewnętrzny bez odkształcenia podczas wkręcania w płytkę testową zgodnie z punktem 4.2.1.1. Ta właściwość jest niezbędna do bezpiecznego mocowania w cienkich materiałach.
Wytrzymałość na skręcanie
W przypadku przeprowadzania testów zgodnie z punktem 4.2.3 wytrzymałość na skręcanie musi zapewniać, że moment niszczący będzie równy lub większy od wartości podanych w tabeli 4. Wysoka wytrzymałość na skręcanie zapobiega pękaniu podczas dokręcania.
Metody testowe
Standaryzowane metody testowe weryfikują zgodność z wymaganiami, dostarczając powtarzalnych wyników w celu zapewnienia jakości.
Testy wydajności metalurgicznej
Badanie twardości powierzchni
Postępowanie zgodnie z normą GB/T 4340.1. Wgniecenia powinny być wykonane na płaskich powierzchniach, najlepiej na łbie śruby, aby umożliwić dokładny pomiar utwardzonej warstwy.
Badanie twardości rdzenia
Wykonaj zgodnie z normą GB/T 4340.1 badanie przekroju poprzecznego w celu oceny wytrzymałości wewnętrznej.
Pomiar głębokości obudowy
Pomiaru należy dokonać za pomocą mikroskopu na przekroju podłużnym w połowie odległości między grzbietem a podstawą gwintu lub w podstawie gwintu dla śrub o twardości ≤ ST 4,2. Do arbitrażu należy użyć mikrotwardości Vickersa przy sile 300 g działającej na profil gwintu, obliczając ją od punktu przekraczającego twardość rdzenia o 30 HV.
Badanie mikrostruktury
Postępować zgodnie z odpowiednimi normami kontroli metalograficznej w celu potwierdzenia braku wad.
Testy wydajności mechanicznej
Test wiercenia i gwintowania
Aparatura testowa
Przykładowe ustawienie przedstawiono na rysunku 1. Płyty testowe wykonane są ze stali niskowęglowej (≤ 0,23% carbon) o twardości od 110 HV 30 do 165 HV 30 zgodnie z normą GB/T 4340.1. Grubość płyty zgodna z tabelą 2.
| Rozmiar gwintu | Grubość płyty testowej (mm) | Siła osiowa (N) | Maksymalny czas wkręcania (s) | Prędkość ślimaka (obr./min) |
|---|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| ST 3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| ST 4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| ST 4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| ST 5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| ST 6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
Grubość blachy testowej może obejmować dwie blachy stalowe. Wartości te służą wyłącznie do celów kontroli odbiorczej.
Procedura testowa
Wkręcaj próbkę pokrytą powłoką lub niepokrytą powłoką do płytki testowej, aż przejdzie przez nią jeden pełny gwint. Podczas wiercenia i gwintowania stosuj siłę osiową i prędkość zgodnie z Tabelą 2.
Inspekcja wiertnicza
Po uzgodnieniu, należy przeprowadzić kontrolę wierceń przy użyciu płyt testowych zgodnie z punktem 4.2.1.1 o grubości zgodnej z Tabelą 3. Wstępnie wybić punkt lokalizacyjny. Po przewierceniu, maksymalny rozmiar otworu nie może przekraczać wartości granicznych podanych w Tabeli 3.
| Rozmiar gwintu | Grubość płyty (mm) | Min. średnica otworu (mm) | Maksymalna średnica otworu (mm) |
|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST 3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST 4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST 4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST 5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST 6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
Osprzęt przedstawiony na rysunku 2 stanowi uzupełnienie rysunku 1. Średnica wewnętrzna tulei jest o około 0,25 mm większa niż średnica gwintu. Długość tulei umożliwia wysunięcie końcówki wiertła. Siły osiowe zgodnie z tabelą 2, montaż prowadnicy; przekroczenie może spowodować pęknięcie lub przegrzanie.
Test momentu obrotowego
Zacisnąć śrubę w pasującym narzędziu do gwintów lub przyrządzie do łączenia gwintów, nie uszkadzając zaciskanej części. Informacje dotyczące konfiguracji przedstawiono na rysunku 3. Po zaciśnięciu wystają co najmniej dwa pełne gwinty i co najmniej dwa pełne gwinty (z wyłączeniem końcówki wiertła) są zabezpieczone. W przypadku krótkich śrub zacisnąć cały gwint bez użycia siły zaciskowej.
Dokręcaj momentem obrotowym za pomocą skalibrowanego urządzenia, aż do pęknięcia. Śruba musi spełniać minimalne momenty zrywające podane w Tabeli 4.
| Rozmiar gwintu | Minimalny moment obrotowy przy zerwaniu (Nm) |
|---|---|
| ST 2.9 | 1.5 |
| ST 3.5 | 2.8 |
| ST 4.2 | 4.7 |
| ST 4.8 | 6.9 |
| ST 5.5 | 10.4 |
| ST 6.3 | 16.9 |
Klucz dynamometryczny
Klucze dynamometryczne do testów muszą charakteryzować się błędem pomiaru w granicach ±3% od podanej wartości momentu obrotowego. Można stosować urządzenia o podobnej dokładności i wskaźniku momentu obrotowego. Do testów arbitrażowych należy używać ręcznych kluczy dynamometrycznych, aby zapewnić precyzję i powtarzalność.
Często zadawane pytania
- Jakie materiały są zalecane do produkcji wkrętów samowiercących zgodnie z tą normą?
Stal do nawęglania lub stal poddana obróbce cieplnej, zapewniająca wymaganą twardość powierzchni do wiercenia i ciągliwość rdzenia zapewniającą wytrzymałość. - Jak radzi sobie z kruchością wodorową w przypadku śrub galwanizowanych?
Poprzez takie działania jak wypalanie po galwanizacji i testowanie zgodnie z normą GB/T 3098.17, a także zgodnie z normą GB/T 5267.1, aby zminimalizować ryzyko pęknięć. - Jakie znaczenie ma unikanie zakresu temperowania 275–315°C?
Zakres ten może powodować kruchość martenzytu odpuszczonego, co prowadzi do kruchego pęknięcia; odpuszczanie w temperaturze ≥330°C zapewnia lepszą wytrzymałość. - Jak należy testować twardość rdzenia dla różnych rozmiarów śrub?
W celu dokładnej oceny właściwości wewnętrznych należy stosować HV 5 dla ≤ ST 4.2 i HV 10 dla > ST 4.2 na przekrojach poprzecznych zgodnie z normą GB/T 4340.1. - Jakie siły osiowe występują podczas testów wiertniczych i dlaczego?
Siły mieszczą się w zakresie od 150 N do 350 N na każdy rozmiar gwintu (Tabela 2), co pozwala symulować warunki instalacji i zapobiegać przeciążeniom, które mogłyby uszkodzić końcówkę wiertła. - Dlaczego badanie wytrzymałości na skręcanie jest tak istotne?
Sprawdza, czy śruba wytrzymuje momenty montażowe bez pękania, zapewniając niezawodność w zastosowaniach o wysokich wymaganiach dotyczących dokręcania zgodnie z Tabelą 4.
