Стандарт GB/T 3098.2-2015 определяет механические свойства гаек с крупной резьбой, изготовленных из углеродистой и легированной стали, применимых в общем машиностроении. Этот стандарт тесно связан с международными нормами, такими как ISO 898-2, обеспечивая совместимость в системах крепежа. Он охватывает классы прочности от 4 до 12, уделяя особое внимание пределу текучести, химическому составу, твердости и совместимости с болтами, винтами или шпильками. Ниже подробно описаны ключевые аспекты с данными, взятыми из стандарта для точной справки.
Испытательные нагрузки для гаек с крупной резьбой
Предельная нагрузка представляет собой максимальную нагрузку, которую гайка может выдержать без необратимой деформации, по сути, минимальную прочность на растяжение, которую она должна выдерживать. Единицы измерения — Ньютоны (Н). В следующей таблице приведены значения предельной нагрузки для различных размеров резьбы и классов прочности.
| Нить | Подача | 4 класс (N) | 5 класс (N) | 5 класс (N) | 6 класс (N) | 8 класс (N) | 10 класс (N) | 12 класс (N) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| М5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| М6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| М7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| М8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| М10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| М12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| М14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| М16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| М18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| М20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| М22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| М24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| М27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| М30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| М33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| М36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| М39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
Эти параметры имеют решающее значение при выборе гаек в тех областях применения, где несущая способность имеет первостепенное значение, например, в конструкционных узлах или машиностроении.
Требования к химическому составу
Стандарт устанавливает химические пределы для гаек из углеродистой стали, чтобы обеспечить надлежащую термообработку и эксплуатационные характеристики. Максимальные значения содержания углерода (C), фосфора (P) и серы (S), а также минимальное содержание марганца (Mn) указаны ниже. Виды термообработки включают необязательную закалку и отпуск для более низких марок стали и обязательную для более высоких.
| Класс производительности | Материал | Термическая обработка | C (%) макс | Mn (%) мин | P (%) макс | S (%) макс | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Углеродистая сталь | Необязательный | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | Углеродистая сталь | Закалён и отпущен | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | Углеродистая сталь | Необязательный | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | Углеродистая сталь | Необязательный | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Высокий орех (стиль 2) | Необязательный | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Стандартная гайка (тип 1) D ≤ M16 | Необязательный | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | Стандартная гайка (тип 1) D > M16 | Закалён и отпущен | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | Углеродистая сталь | Закалён и отпущен | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | Углеродистая сталь | Закалён и отпущен | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
Примечание: Для марок стали, требующих закалки и отпуска, материалы должны обладать достаточной закаливаемостью, чтобы до отпуска в резьбовом сечении образовался мартенсит приблизительно типа 90%. Оценка химического состава должна проводиться в соответствии с соответствующими стандартами.
Требования к твердости
Твердость измеряется по шкалам Виккерса (HV), Бринелля (HB) и Роквелла C (HRC), при этом диапазон значений зависит от размера и марки гайки. Эти шкалы обеспечивают устойчивость гайки к деформации под нагрузкой.
| Размер резьбы | 4 класс | 5 класс | 5 класс | 6 класс | 8 класс | 10 класс | 12 класс | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Шкала | Мин | Макс | Мин | Макс | Мин | Макс | Мин | Макс | Мин | Макс | Мин | Макс | Мин | Макс | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | ВВ | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | ВВ | 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 | ХРК | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | ХРК | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
Примечания: Для высоких орехов (тип 2) 8-го класса минимальная твердость составляет 180 HV (171 HB). Для высоких орехов 8-го класса максимальная твердость составляет 302 HV (287 HB, 30 HRC). Для высоких орехов 12-го класса минимальная твердость составляет 272 HV (259 HB, 26 HRC).
Совместимость с болтами, винтами или стойками.
Для обеспечения целостности соединения гайки должны соответствовать марке болтов. В таблице ниже показаны типы гаек, номинальные диаметры и совместимые марки болтов.
| Ореховый стиль | 4 класс | 5 класс | 5 класс | 6 класс | 8 класс | 10 класс | 12 класс |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный (стиль 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 |
| Высокий (стиль 2) | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 |
| Тонкие (стиль 0) | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M39x3 | – | – | – | – | – |
| Совместимый класс прочности болтов (макс.) | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
Такая совместимость гарантирует, что гайка не выйдет из строя раньше, чем болт примет натяжение, обеспечивая безопасность сборки.
Вопросы, касающиеся крутящего момента
В стандарте GB/T 3098.2-2015 не указаны моменты затяжки гаек до разрушения, поскольку значения моментов затяжки зависят от трения, смазки и условий сборки. Вместо этого при проектировании следует ориентироваться на контрольную нагрузку и предварительную нагрузку. На практике момент затяжки, приложенный к гайкам, частично преобразуется в усилие затяжки, часто около КПД 20%, в зависимости от таких факторов, как качество обработки поверхности. Для справки следует обратиться к соответствующим значениям момента затяжки болтов из таких стандартов, как GB/T 3098.1, но всегда следует проверять их путем испытаний для конкретных применений.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- 1. Какова контрольная нагрузка согласно GB/T 3098.2-2015?
- Проверочная нагрузка — это осевая растягивающая сила, которую гайка должна выдерживать без необратимой деформации, и она служит мерой ее несущей способности.
- 2. Как термическая обработка влияет на свойства орехов?
- Для получения необходимых твердости и прочности более высоких марок стали (например, 8 для D > M16, 10, 12) требуется закалка и отпуск, обеспечивающие образование как минимум мартенситной структуры 90% до отпуска.
- 3. Можно ли использовать гайки класса 8 с болтами класса 10.9?
- Да, гайки класса 8 совместимы с болтами класса 8.8, но для болтов класса 10.9 следует использовать гайки класса 10, чтобы обеспечить сопоставимую прочность и избежать поломки гайки.
- 4. Почему для более высоких сортов сортов действуют более строгие ограничения по содержанию фосфора и серы?
- Снижение содержания фосфора и серы (например, максимум 0,048% для фосфора в стали марки 10) уменьшает риск охрупчивания, повышая прочность и надежность в условиях высоких нагрузок.
- 5. Как следует проверять твердость орехов?
- Твердость обычно измеряется на опорной поверхности или поперечном сечении гайки с использованием методов HV, HB или HRC, при этом значения варьируются в зависимости от размера (например, для меньших диаметров в некоторых марках наблюдается более высокий минимальный предел).
- 6. Что произойдет, если твердость гайки превысит максимально допустимую?
- Чрезмерная твердость может привести к хрупкости; твердость гаек должна оставаться в пределах установленных диапазонов (например, максимум 353 HV для марки 10), чтобы сбалансировать прочность и пластичность.
