Стандарт GB/T3098.7-2000 определяет механические свойства самонарезающих винтов из цементированной стали. Этот стандарт гарантирует, что данные крепежные элементы соответствуют строгим критериям качества для применений, требующих надежной резьбы и прочности. Ниже мы подробно рассмотрим ключевые аспекты материалов, механических свойств, методов испытаний и соответствующих требований.
Материалы
Самонарезающие винты должны изготавливаться из цементированной стали методом холодной штамповки. Химический состав, приведенный в таблице 1, служит ориентиром.
| Анализ | Углерод (%) | Марганец (%) |
|---|---|---|
| Половник | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| Проверять | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
Примечание: Содержание бора может достигать 0,005%, если его содержание регулируется добавлением титана и/или алюминия, что делает его неэффективным.
Механические и эксплуатационные свойства
4.1 Свойства и методы испытаний
Механические и эксплуатационные характеристики, а также требования к ним и методы испытаний, изложены в таблице 2.
| Свойство | Требование (пункт или таблица) | Метод испытания (пункт) |
|---|---|---|
| Твердость ядра | 4.3 | 5.1 |
| Твердость поверхности | 4.3 | 5.2 |
| Глубина дела | 4.4, Таблица 4 | 5.3 |
| Предел прочности на кручение | 4.5, Таблица 3 | 5.4 |
| Здоровье головы | 4.6 | 5.5 |
| Управляемость | 4.7, Таблица 3 | 5.6 |
| Устойчивость к водородному охрупчиванию | 4.8 | 5.7 |
| Твердость сердцевины после повторного закаливания | 4.9 | 5.8 |
| Предел прочности | 4.10, Таблица 3 | 5.9 |
4.2 Термическая обработка
Готовые винты должны пройти цементацию и отпуск. Минимальная температура отпуска составляет 340°C, и они должны соответствовать механическим и эксплуатационным требованиям, указанным в Таблице 3.
| Номинальный диаметр резьбы (мм) | Минимальная прочность на кручение (Н·м) | Максимальный крутящий момент привода (Н·м) | Минимальная растягивающая нагрузка (эталонная) (Н) |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
4.3 Твердость
Твердость сердцевины должна составлять 290–370 HV10, а минимальная твердость поверхности — 450 HV0.3.
4.4 Глубина корпуса
Глубина заделки должна соответствовать таблице 4.
| Номинальный диаметр резьбы (мм) | Минимум (мм) | Максимум (мм) |
|---|---|---|
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
4,5 Предел прочности на кручение
При испытании по пункту 5.4 прочность на кручение должна соответствовать требованиям таблицы 3. Разрушение в зажатой резьбовой части не должно происходить.
4.6. Здоровье головы
При испытании по пункту 5.5 в месте соединения головки и стержня не должно появляться трещин, если опорная поверхность головки необратимо деформируется под углом 7° к плоскости, перпендикулярной оси винта. Испытание считается пройденным, если головка не отламывается, даже если разрушение происходит в месте первой витки резьбы.
4.7 Способность к формованию резьбы
Винты без необратимой деформации резьбы (проверенные под 10-кратным увеличением) должны образовывать ответную внутреннюю резьбу на испытательной пластине в соответствии с пунктом 5.6. Момент затяжки не должен превышать значения, указанные в таблице 3. Образованная внутренняя резьба должна принимать внешнюю резьбу в соответствии с GB/T 197 с допуском 6 ч и выдерживать испытательные нагрузки для класса прочности 8 в соответствии с GB/T 3098.2.
4.8 Устойчивость к водородному охрупчиванию
Самонарезающие винты, особенно с гальваническим покрытием, подвержены водородному охрупчиванию. Для контроля рисков, связанных с водородом, необходимо проверять технологические процессы в соответствии с GB/T 3098.17 (метод параллельных опорных поверхностей). При обнаружении охрупчивания необходимо усовершенствовать технологические процессы. Гальванические винты должны проходить процедуру удаления водорода в соответствии с GB/T 5267.
Примечание: Рекомендуются неэлектролитические покрытия из цинковых хлопьев в соответствии со стандартом ISO 10683.
4,9 Твердость сердцевины после повторного отпуска
При испытании по стандарту 5.8 снижение твердости сердцевины после повторного отпуска не должно превышать 20 HV.
4.10 Предел прочности на растяжение
Для винтов длиной ≥12 мм или ≥3d условия испытания на растяжение могут быть согласованы поставщиком и покупателем. Примечание: значения нагрузок на растяжение в таблице 3 приведены только для справки.
Методы испытаний
5.1 Испытание на твердость керна
Твердость сердцевины измеряется на половине радиуса поперечного сечения, удаленного от торца и проходящего через малый диаметр, согласно GB/T 4340.1.
5.2 Испытание на твердость поверхности
Стандартные испытания могут проводиться на конце, хвостовике или головке (если позволяет геометрия). Испытания проводятся в соответствии с GB/T 4340.1 после удаления покрытия. Для арбитража используйте микротвердость по Виккерсу (HV0.1) на профилях ≥0,05 мм от кромки для диаметров ≥4 мм; переговоры ведутся для диаметров <4 мм.
5.3 Тест глубины корпуса
Глубина закалки — это перпендикулярное расстояние от поверхности до точки, где твердость равна твердости сердцевины + 30 HV0.3. Для арбитража используйте микротвердость (HV0.3).
5.4 Испытание на прочность при кручении
Зажмите винт так, чтобы в приспособлении было как минимум две полные резьбы, а две — открытые. Прикладывайте крутящий момент до разрушения; значение должно соответствовать таблице 3.
5.5 Тест на прочность головы
Вставьте винт в клин с диаметром отверстия, равным номинальному значению +0,05 мм (≤M6) или +0,1 мм (>M6~M12). Приложите осевую нагрузку до деформации на 7°. Не подходит для винтов с потайной головкой.
5.6 Тест на управляемость
Ввинт вкручивается в испытательную пластину (низкоуглеродистая сталь, 140–180 HV30, толщина = номинальный диаметр, отверстие согласно таблице 5) до тех пор, пока не будет выступать одна резьба. Начальное осевое усилие: ≤50 Н (≤M5), ≤100 Н (>M5). Скорость вращения ≤30 об/мин для арбитража. Максимальный крутящий момент — это крутящий момент привода; допускается использование смазки.
| Номинальный диаметр резьбы (мм) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Толщина (мм) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| Диаметр отверстия (мм) | Макс | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| Мин | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
Примечание: Допуск по толщине испытательной пластины соответствует стандарту GB/T 709.
5.7 Испытание на водородное охрупчивание
За GB/T 3098,17.
5.8 Тест на повторное закаливание
Разница в средней твердости сердцевины (по трем точкам) до и после повторного отпуска (330 °C, 1 ч) ≤20 HV. Только для арбитража.
5.9 Испытание на растяжение
Зажимной винт с ≥6 открытыми витками резьбы. Прикладывать осевую нагрузку ≤25 мм/мин до разрушения, которое должно произойти в стержне или резьбе, а не в месте соединения головки.
Динамометрические ключи
Динамометрические ключи для испытаний на кручение и управляемость должны иметь погрешность измерения в пределах ±3% от указанного значения. Ручные ключи используются для арбитража.
Маркировка
7.1 Маркировочный символ
Саморезы с цементированной и отпущенной поверхностью, маркированные знаком «-O-».
7.2 Идентификация
Винты с цементированной поверхностью должны иметь углубленную или выпуклую маркировку в соответствии с пунктом 7.1. Обязательно для шестигранных или шестилепестковых головок ≥5 мм, предпочтительно на головке. Другие типы – по договоренности.
7.3 Маркировка производителя
На всех маркированных товарах обязательно наличие товарного знака или идентификационной информации производителя.
Часто задаваемые вопросы
- Какова минимальная температура отпуска самонарезающих винтов согласно данному стандарту?
- Минимальная температура отпуска составляет 340 °C, что обеспечивает соответствие механическим свойствам, таким как твердость и прочность.
- Как решается проблема водородного охрупчивания в винтах с гальваническим покрытием?
- Технологические процессы проверяются в соответствии с GB/T 3098.17, а удаление водорода требуется в соответствии с GB/T 5267. Для минимизации рисков рекомендуется использовать неэлектролитические покрытия, такие как цинковые хлопья в соответствии с ISO 10683.
- Каковы требования к твердости сердцевины и поверхности?
- Твердость сердцевины должна составлять 290–370 HV10, а твердость поверхности — не менее 450 HV0.3, что обеспечивает долговечность и способность к нарезанию резьбы.
- Для каких типоразмеров винтов испытания на растяжение являются необязательными?
- По договоренности, испытание на растяжение является необязательным для винтов длиной ≥12 мм или ≥3 номинальных диаметров, при этом эталонные нагрузки указаны в таблице 3.
- Какая маркировка необходима для закаленных самонарезающих винтов?
- Символ «-O-» должен быть нанесен вместе с товарным знаком производителя, особенно на головках шестигранных винтов диаметром ≥5 мм.
- Как измеряется глубина заделки и каковы предельные значения для винта диаметром 4 мм?
- Измерения проводились по шкале 5,3 с использованием твердости HV0,3; для толщины 4 мм минимальный отклонение составлял 0,1 мм, максимальный — 0,25 мм для достижения баланса между твердостью и ударной вязкостью.
