Wprowadzenie do normy GB/T 3098.5-2016
Norma GB/T 3098.5-2016 określa właściwości mechaniczne wkrętów samogwintujących, które są niezbędnymi elementami złącznymi, zaprojektowanymi do samodzielnego tworzenia gwintów w materiałach takich jak metale, tworzywa sztuczne i drewno, bez konieczności wstępnego nawiercania otworów. Norma ta zapewnia niezawodność w zastosowaniach od montażu samochodów, przez budownictwo, po produkcję elektroniki.
Norma ta, stanowiąca kluczowe odniesienie dla inżynierów i producentów, określa wymagania dotyczące twardości powierzchni, głębokości hartowania powierzchniowego, twardości rdzenia oraz wydajności w testach gwintowania. Przestrzeganie tych specyfikacji gwarantuje, że śruby wytrzymają określone obciążenia bez uszkodzeń, co przekłada się na bezpieczeństwo i trwałość produktów końcowych.
- Definiuje minimalne i maksymalne wartości kluczowych atrybutów mechanicznych w celu zapewnienia spójnej jakości.
- Dotyczy wkrętów samogwintujących ze stali węglowej o różnych rozmiarach gwintu od ST2.2 do ST9.5.
- Zawiera protokoły testowe dotyczące wydajności gwintowania i wytrzymałości na skręcanie.
Niniejsza norma jest częścią szerszej serii GB/T 3098 dotyczącej właściwości mechanicznych elementów złącznych i jest zgodna z normami międzynarodowymi, np. ISO 2702, w zakresie zapewnienia globalnej kompatybilności.
Wymagania dotyczące właściwości mechanicznych
Norma określa szczegółowe właściwości mechaniczne wkrętów samogwintujących dla różnych typów gwintów. Obejmują one twardość powierzchni mierzoną w jednostkach Vickersa (HV), głębokość warstwy nawęglonej, zakresy twardości rdzenia, standardowe grubości płyt testowych i średnice otworów do gwintowania oraz minimalne wartości momentu zrywającego.
Twardość powierzchni zapewnia wkrętowi zdolność do skutecznego wkręcania i formowania gwintów. Głębokość warstwy wierzchniej kontroluje grubość utwardzonej warstwy, równoważąc wytrzymałość i odporność na zużycie. Twardość rdzenia zapewnia wytrzymałość wewnętrzną, zapobiegając kruchemu pękaniu. Testy gwintowania symulują montaż w warunkach rzeczywistych, a moment zrywający weryfikuje integralność skrętną.
| Właściwość / wątek | ST2.2 | ST2.6 | ST2.9 | ST3.3 | ST3.5 | ST3.9 | ST4.2 | ST4.8 | ST5.5 | ST6.3 | ST8 | ST9.5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Twardość powierzchni (min) | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 | 450 HV 0,3 |
| Głębokość obudowy (min) | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
| Głębokość obudowy (maks.) | 0.1 | 0.1 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.23 | 0.23 | 0.23 | 0.23 | 0.28 | 0.28 | 0.28 |
| Twardość rdzenia (zakres) | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 5 do 370 HV 5 | 270 HV 10 do 370 HV 10 | 270 HV 10 do 370 HV 10 | 270 HV 10 do 370 HV 10 | 270 HV 10 do 370 HV 10 | 270 HV 10 do 370 HV 10 | 270 HV 10 do 370 HV 10 |
| Grubość płytki testowej (min) | 1.17 | 1.17 | 1.17 | 1.17 | 1.85 | 1.85 | 1.85 | 3.1 | 3.1 | 4.67 | 4.67 | 4.67 |
| Grubość płyty testowej (maks.) | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 2.06 | 2.06 | 2.06 | 3.23 | 3.23 | 5.05 | 5.05 | 5.05 |
| Średnica otworu płytki testowej (min) | 1.905 | 2.185 | 2.415 | 2.68 | 2.92 | 3.24 | 3.43 | 4.015 | 4.735 | 5.475 | 6.885 | 8.27 |
| Średnica otworu płytki testowej (maks.) | 1.955 | 2.235 | 2.465 | 2.73 | 2.97 | 3.29 | 3.48 | 4.065 | 4.785 | 5.525 | 6.935 | 8.33 |
| Moment zrywający (min., N·m) | 0.45 | 0.9 | 1.5 | 2 | 2.7 | 3.4 | 4.4 | 6.3 | 10 | 13.6 | 30.5 | 68 |
Uwaga: Wszystkie wymiary podano w milimetrach, o ile nie zaznaczono inaczej. Wartości twardości są testowane przy określonych obciążeniach (np. HV 0,3 oznacza twardość Vickersa przy obciążeniu 0,3 kgf).
- Zadbaj o to, aby śruby zostały poddane obróbce cieplnej w celu osiągnięcia wymaganego poziomu twardości, zapewniającego optymalną wydajność.
- Do pomiaru twardości i momentu obrotowego należy używać skalibrowanego sprzętu, aby spełnić wymagania normy.
- Wybierając rozmiary śrub do konkretnych zastosowań, należy wziąć pod uwagę kompatybilność materiałową.
Standardy alternatywne
W celu uzyskania równoważności międzynarodowej należy zapoznać się z normą ISO 2702-2011, która zawiera podobne specyfikacje dla wkrętów samogwintujących ze stali węglowej poddanej obróbce cieplnej. Normę tę można stosować zamiennie w wielu kontekstach globalnych, co zapewnia wzajemną kompatybilność w projektowaniu i zaopatrzeniu.
Pobierz ISO 2702-2011 w formacie PDF
Często zadawane pytania (FAQ)
- Jakie znaczenie ma twardość powierzchni w przypadku wkrętów samogwintujących?
- Twardość powierzchni, ustalona na poziomie co najmniej 450 HV 0,3, gwarantuje, że śruba może skutecznie wycinać i formować gwinty w materiale docelowym bez odkształcania się lub przedwczesnego zużycia, co ma kluczowe znaczenie dla niezawodnego mocowania w środowiskach poddawanych dużym naprężeniom.
- Jak mierzy się głębokość sprawy i dlaczego jest to ważne?
- Głębokość warstwy wierzchniej mierzy się za pomocą badania metalograficznego po nawęglaniu. Waha się ona od minimum 0,04 mm dla mniejszych śrub do 0,15 mm dla większych, zapewniając twardą warstwę zewnętrzną przy jednoczesnym zachowaniu twardszego rdzenia, odpornego na pękanie pod obciążeniem.
- Co wskazuje badanie momentu zrywającego?
- Badanie momentu zrywającego, którego minimalne wartości mieszczą się w przedziale od 0,45 N·m dla ST2.2 do 68 N·m dla ST9.5, weryfikuje wytrzymałość śruby na skręcanie, gwarantując, że można ją zamontować bez pękania i wytrzyma ona momenty obrotowe podczas pracy.
- Czy istnieją jakieś szczególne warunki testowania wydajności gwintowania?
- Tak, testy wykorzystują standardowe płytki o określonej grubości (np. 1,17–1,3 mm dla ST2.2) i średnicy otworu (np. 1,905–1,955 mm). Symulują one scenariusze instalacji, potwierdzając zdolność śruby do gwintowania bez zrywania lub uszkodzenia.
- Jak norma GB/T 3098.5-2016 wypada w porównaniu z normą ISO 2702?
- Obie normy są zbieżne pod względem wymagań dotyczących właściwości mechanicznych, ale norma GB/T 3098.5-2016 jest dostosowana do chińskiej produkcji, natomiast norma ISO 2702 oferuje szerszą akceptację międzynarodową. Zawsze należy weryfikować równoważność dla konkretnych projektów.
- Jakie materiały są zazwyczaj stosowane do produkcji śrub zgodnie z tą normą?
- Głównie nawęglana stal węglowa, poddana obróbce cieplnej w celu spełnienia wymagań dotyczących twardości. Warianty ze stali nierdzewnej mogą wymagać osobnych norm, ponieważ ta koncentruje się na stali węglowej do ogólnego zastosowania przemysłowego.
