Norma GB/T 3098.2-2015 określa właściwości mechaniczne nakrętek z gwintem grubozwojnym wykonanych ze stali węglowej i stali stopowej, mających zastosowanie w inżynierii ogólnej. Norma ta jest ściśle zgodna z normami międzynarodowymi, takimi jak ISO 898-2, zapewniając kompatybilność w systemach elementów złącznych. Obejmuje ona klasy wytrzymałości od 4 do 12, koncentrując się na obciążeniu próbnym, składzie chemicznym, twardości oraz kompatybilności ze śrubami, wkrętami lub kołkami. Poniżej przedstawiono szczegółowe omówienie kluczowych aspektów wraz z danymi zaczerpniętymi z normy, które umożliwiają precyzyjne odniesienie.
Wartości obciążenia próbnego dla nakrętek z gwintem grubym
Obciążenie próbne oznacza maksymalne obciążenie, jakie nakrętka może wytrzymać bez trwałego odkształcenia, czyli minimalną wytrzymałość na rozciąganie, jaką musi wytrzymać. Jednostką jest niuton (N). Poniższa tabela zawiera wartości obciążenia próbnego dla różnych rozmiarów gwintów i klas wytrzymałości.
| Nitka | Poziom | Klasa 04 (N) | Klasa 05 (N) | Klasa 5 (N) | Klasa 6 (N) | Klasa 8 (N) | Klasa 10 (N) | Klasa 12 (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Wartości te mają kluczowe znaczenie przy doborze nakrętek w zastosowaniach, w których najważniejsza jest nośność, np. w zespołach konstrukcyjnych lub maszynach.
Wymagania dotyczące składu chemicznego
Norma określa limity chemiczne dla nakrętek ze stali węglowej, aby zapewnić odpowiednią obróbkę cieplną i wydajność. Poniżej przedstawiono maksymalne wartości węgla (C), fosforu (P) i siarki (S), a także minimalną zawartość manganu (Mn). Obróbka cieplna obejmuje opcjonalne hartowanie i odpuszczanie dla niższych gatunków oraz obowiązkowe dla wyższych.
| Klasa wydajności | 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 | 0.30 | 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 | Orzech wysoki (styl 2) | Fakultatywny | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Nakrętka standardowa (styl 1) D ≤ M16 | Fakultatywny | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Nakrętka standardowa (styl 1) D > M16 | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | Stal węglowa | Hartowane i odpuszczane | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Uwaga: W przypadku gatunków wymagających hartowania i odpuszczania, materiały muszą wykazywać wystarczającą hartowność, aby uzyskać martenzyt około 90% w części gwintowanej przed odpuszczaniem. Oceny składu chemicznego powinny być zgodne z odpowiednimi normami.
Wymagania dotyczące twardości
Twardość mierzy się w skalach Vickersa (HV), Brinella (HB) i Rockwella C (HRC), a zakresy różnią się w zależności od rozmiaru i klasy nakrętki. Zapewniają one odporność nakrętki na odkształcenia pod obciążeniem.
| Rozmiar gwintu | Klasa 04 | Klasa 05 | Klasa 5 | Klasa 6 | Klasa 8 | Klasa 10 | Klasa 12 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skala | 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 | Wysokiego napięcia | 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 | HB | 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 | Rada Praw Człowieka | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
Przypisy: Dla orzechów wysokich (Styl 2) w klasie 8 minimalna twardość wynosi 180 HV (171 HB). Dla orzechów wysokich klasy 8 maksymalna twardość wynosi 302 HV (287 HB, 30 HRC). Dla orzechów wysokich klasy 12 minimalna twardość wynosi 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Zgodność ze śrubami, wkrętami lub szpilkami
Nakrętki muszą pasować do klasy śrub, aby zapewnić integralność połączenia. Poniższa tabela przedstawia typy nakrętek, średnice nominalne i kompatybilne klasy śrub.
| Styl orzechowy | Klasa 04 | Klasa 05 | Klasa 5 | Klasa 6 | Klasa 8 | Klasa 10 | Klasa 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standardowy (Styl 1) | – | – | 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 |
| Wysoki (styl 2) | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1,5 |
| Cienki (styl 0) | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | – | – | – | – | – |
| Kompatybilna klasa śruby (maks.) | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Taka zgodność gwarantuje, że nakrętka nie ulegnie uszkodzeniu przed śrubą pod napięciem, co gwarantuje bezpieczeństwo montażu.
Rozważania dotyczące momentu obrotowego
Norma GB/T 3098.2-2015 nie określa momentu dokręcania dla nakrętek, ponieważ wartości momentu obrotowego zależą od tarcia, smarowania i warunków montażu. Zamiast tego, w projektowaniu należy skupić się na obciążeniu próbnym i napięciu wstępnym. W praktyce moment obrotowy przyłożony do nakrętek częściowo przekłada się na siłę zacisku, często około 20%, w zależności od czynników takich jak wykończenie powierzchni. Aby uzyskać odniesienie, należy zapoznać się z odpowiednimi wartościami momentu obrotowego śrub w normach takich jak GB/T 3098.1, ale zawsze należy je zweryfikować poprzez testy dla konkretnych zastosowań.
Często zadawane pytania (FAQ)
- 1. Jakie jest obciążenie próbne w normie GB/T 3098.2-2015?
- Obciążenie próbne to siła rozciągająca osiowa, którą nakrętka musi wytrzymać bez trwałego odkształcenia. Jest to miara jej nośności.
- 2. Jak obróbka cieplna wpływa na właściwości orzechów?
- Hartowanie i odpuszczanie jest wymagane w przypadku wyższych gatunków stali (np. 8 dla D > M16, 10, 12) w celu uzyskania odpowiedniej twardości i wytrzymałości, zapewniając co najmniej strukturę martenzytu 90% przed odpuszczaniem.
- 3. Czy nakrętki klasy 8 można stosować ze śrubami klasy 10.9?
- Tak, nakrętki klasy 8 są kompatybilne ze śrubami do klasy 8.8, ale w przypadku śruby klasy 10.9 należy używać nakrętek klasy 10, aby uzyskać odpowiednią wytrzymałość i uniknąć uszkodzenia nakrętki.
- 4. Dlaczego limity zawartości fosforu i siarki są bardziej rygorystyczne w przypadku wyższych gatunków?
- Niższa zawartość P i S (np. 0,048% maks. dla P w gatunku 10) zmniejsza ryzyko kruchości, poprawiając wytrzymałość i niezawodność w zastosowaniach poddawanych dużym naprężeniom.
- 5. Jak należy sprawdzać twardość orzechów?
- Twardość mierzy się zazwyczaj na powierzchni nośnej nakrętki lub jej przekroju metodami HV, HB lub HRC, przy czym wartości różnią się w zależności od rozmiaru (np. w przypadku niektórych gatunków twardość jest wyższa dla mniejszych średnic).
- 6. Co się stanie, jeśli orzech przekroczy maksymalną twardość?
- Nadmierna twardość może prowadzić do kruchości; nakrętki muszą mieścić się w określonych zakresach (np. maks. 353 HV dla klasy 10), aby zachować równowagę między wytrzymałością i ciągliwością.
