Краткое описание стандарта
Данный стандарт определяет механические свойства и методы испытаний самонарезающих винтов. Ниже представлен структурированный план, который поможет вам разобраться в основных разделах:
- Технические требованияРассматриваются материалы, металлургические свойства и критерии механических характеристик.
- Методы испытаний: Подробно описывает процедуры металлургических и механических испытаний.
- Технические характеристики динамометрического ключаТребования к инструментам, используемым при проверке крутящего момента.
- Часто задаваемые вопросыЧасто задаваемые вопросы и профессиональные советы.
Технические требования
Стандарт устанавливает точные требования к самонарезающим саморезам для обеспечения надежности при крепежных работах. Эти саморезы предназначены для сверления и нарезания резьбы за одну операцию и широко используются в строительстве, автомобилестроении и машиностроении.
Материалы
Саморезы должны быть изготовлены из цементированной стали или термообработанной стали. Такой выбор обеспечивает необходимый баланс между пластичностью сердцевины и твердостью поверхности, что крайне важно для сверления таких материалов, как сталь или алюминий, без предварительного сверления.
Металлургические свойства
Металлургические свойства имеют решающее значение для работы винта под нагрузкой. Правильная термообработка предотвращает такие отказы, как растрескивание или хрупкость.
Твердость поверхности
После термообработки поверхностная твердость самонарезающих винтов должна составлять не менее 530 HV 0,3. Такая высокая поверхностная твердость обеспечивает эффективное сверление и нарезание резьбы, снижая износ наконечника винта во время установки.
Твердость ядра
Твердость сердечника после обработки определяется следующим образом:
- 320 HV 5 до 400 HV 5 для размеров резьбы ≤ ST 4.2.
- 320 HV 10 до 400 HV 10 для размеров резьбы > ST 4.2.
Рекомендуемая минимальная температура отпуска составляет 330°C. Избегайте диапазона температур отпуска от 275°C до 315°C, чтобы минимизировать риск охрупчивания закаленного мартенсита, которое может привести к преждевременному разрушению под нагрузкой.
Глубина дела
Глубина упрочненного слоя должна соответствовать значениям, указанным в Таблице 1. Эта глубина обеспечивает достаточный упрочненный слой для сверления, сохраняя при этом вязкость керна.
| Размер резьбы | Мин (мм) | Макс. (мм) |
|---|---|---|
| ST 2.9 и ST 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST 4.2 до ST 5.5 | 0.10 | 0.23 |
| СТ 6.3 | 0.15 | 0.28 |
Микроструктура
В термообработанной микроструктуре между упрочненным поверхностным слоем и сердцевиной не должно образовываться полосчатого феррита. Это обеспечивает равномерную прочность и предотвращает образование слабых зон, которые могут привести к разрушению от сдвига.
Водородное охрупчивание
Саморезы с гальваническим покрытием подвержены риску разрушения из-за водородного охрупчивания. Производители и компании, занимающиеся гальваническим покрытием, должны внедрить меры, включая испытания в соответствии с GB/T 3098.17, для контроля этого риска. Кроме того, следует учитывать требования к защите от водородного охрупчивания, изложенные в GB/T 5267.1 для крепежных изделий с гальваническим покрытием, для повышения их долговечности.
Механические свойства
Механические свойства определяют способность винта работать в различных условиях эксплуатации, включая сверление, нарезание резьбы и выдерживание нагрузок.
Производительность бурения
Сверлильная часть винта должна просверлить предварительно подготовленное отверстие, пригодное для экструзии соответствующей внутренней резьбы в условиях испытаний, указанных в разделе 4.2.1. Это обеспечивает эффективную установку без дополнительных инструментов.
Характеристики формирования резьбы
В предварительно просверленном отверстии, указанном в пункте 3.3.1, винт должен выдавливать соответствующую внутреннюю резьбу без деформации при ввинчивании в испытательную пластину в соответствии с пунктом 4.2.1.1. Это свойство имеет решающее значение для надежного крепления в тонких материалах.
Предел прочности на кручение
При испытании в соответствии с пунктом 4.2.3 прочность на кручение должна обеспечивать, чтобы момент разрушения был равен или превышал значения, указанные в таблице 4. Высокая прочность на кручение предотвращает поломку при затяжке.
Методы испытаний
Стандартизированные методы испытаний подтверждают соответствие требованиям, обеспечивая воспроизводимые результаты для контроля качества.
Металлургические испытания характеристик
Испытание твердости поверхности
Проводить в соответствии с GB/T 4340.1. Оттиски следует делать на плоских поверхностях, предпочтительно на головке винта, для точного измерения толщины затвердевшего слоя.
Испытание твердости керна
Для оценки внутренней прочности проведите измерение в соответствии с GB/T 4340.1 на поперечном микросрезе.
Измерение глубины корпуса
Измерьте твердость с помощью микроскопа на продольном микросрезе на боковой поверхности посередине между гребнем и корнем, или у корня для винтов ≤ ST 4.2. Для определения твердости используйте микротвердость по Виккерсу с усилием 300 г на профиле резьбы, рассчитывая от точки, превышающей твердость сердцевины на 30 HV.
Микроструктурный анализ
Провести металлографический контроль в соответствии с соответствующими стандартами для подтверждения отсутствия дефектов.
Испытания механических характеристик
Испытание на сверление и нарезание резьбы
Испытательное оборудование
Пример установки показан на рисунке 1. Испытательные пластины изготовлены из низкоуглеродистой стали (содержание углерода ≤ 0,23%) с твердостью от 110 HV 30 до 165 HV 30 согласно GB/T 4340.1. Толщина пластины указана в таблице 2.
| Размер резьбы | Толщина испытательной пластины (мм) | Осевая сила (Н) | Максимальное время завинчивания (с) | Скорость вращения шнека (об/мин) |
|---|---|---|---|---|
| СТ 2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| СТ 3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| СТ 4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| СТ 4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| СТ 5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| СТ 6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
Толщина испытательной пластины может состоять из двух стальных пластин. Эти значения предназначены только для приемочного контроля.
Процедура тестирования
Ввинчивайте образец с покрытием или без покрытия в испытательную пластину до тех пор, пока не пройдет одна полная резьба. Прикладывайте осевую силу и скорость в соответствии с таблицей 2 на протяжении всего процесса сверления и нарезания резьбы.
Инспекция бурения
По договоренности, провести контроль сверления с использованием тестовых пластин в соответствии с пунктом 4.2.1.1 с толщиной, указанной в Таблице 3. Предварительно пробить контрольную точку. После сверления максимальный размер отверстия не должен превышать пределы, указанные в Таблице 3.
| Размер резьбы | Толщина пластины (мм) | Минимальный диаметр отверстия (мм) | Максимальный диаметр отверстия (мм) |
|---|---|---|---|
| СТ 2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| СТ 3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| СТ 4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| СТ 4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| СТ 5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| СТ 6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
Приспособление на рисунке 2 дополняет рисунок 1. Внутренний диаметр втулки примерно на 0,25 мм больше основного диаметра резьбы. Длина втулки позволяет удлинить острие сверла. Осевые усилия указаны в таблице 2 для правильной установки; их превышение может привести к разрушению или перегреву.
Испытание на крутящий момент
Зажмите винт в соответствующей резьбонарезной плашке или устройстве, не повреждая зажимаемую часть. См. рисунок 3 для настройки. После зажима должны выступать как минимум две полные витка резьбы, и как минимум две полные витка резьбы (за исключением острия сверла) должны быть надежно зафиксированы. Для коротких винтов зажимайте всю резьбу без приложения силы зажима головки.
Применяйте крутящий момент с помощью калиброванного устройства до разрушения. Винт должен соответствовать минимальным моментам затяжки, указанным в таблице 4.
| Размер резьбы | Минимальный момент срабатывания (Нм) |
|---|---|
| СТ 2.9 | 1.5 |
| СТ 3.5 | 2.8 |
| СТ 4.2 | 4.7 |
| СТ 4.8 | 6.9 |
| СТ 5.5 | 10.4 |
| СТ 6.3 | 16.9 |
Динамометрический ключ
Динамометрические ключи для испытаний должны иметь погрешность измерения в пределах ±31Т3Т от указанного значения крутящего момента. Допускается использование электроинструментов с эквивалентной точностью и отображением крутящего момента. Для арбитражных испытаний следует использовать ручные динамометрические ключи для обеспечения точности и воспроизводимости.
Часто задаваемые вопросы
- Какие материалы рекомендуются для самонарезающих винтов согласно данному стандарту?
Цементированная сталь или термообработанная сталь, обеспечивающая необходимую твердость поверхности для сверления и пластичность керна для прочности. - Как предотвращается водородное охрупчивание в винтах с гальваническим покрытием?
Благодаря таким мерам, как термическая обработка после нанесения покрытия и испытания в соответствии с GB/T 3098.17, а также с учетом требований GB/T 5267.1, минимизируются риски разрушения. - В чём смысл избегания диапазона температур 275–315 °C?
Этот диапазон температур может вызывать охрупчивание закаленного мартенсита, приводящее к хрупкому разрушению; отпуск при температуре ≥330°C обеспечивает лучшую ударную вязкость. - Как следует измерять твердость сердцевины шнеков разных размеров?
Для точной оценки внутренних свойств на поперечных микросрезах используйте HV 5 для значений ≤ ST 4.2 и HV 10 для значений > ST 4.2 в соответствии с GB/T 4340.1. - Какие осевые силы действуют во время испытаний бурения и почему?
Для имитации условий установки прилагаемые усилия варьируются от 150 Н до 350 Н на каждый размер резьбы (таблица 2), что предотвращает перегрузку, которая может повредить наконечник сверла. - Почему испытания на прочность при кручении имеют решающее значение?
Это подтверждает, что винт выдерживает крутящий момент при установке без поломки, обеспечивая надежность в условиях высоких требований к затяжке в соответствии с таблицей 4.
