บทนำของมาตรฐาน GB/T 3098.13
มาตรฐานนี้ระบุการทดสอบแรงบิดและแรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการแตกหักสำหรับสลักเกลียวและสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุตั้งแต่ 1 มม. ถึง 10 มม. เพื่อให้มั่นใจว่าตัวยึดตรงตามข้อกำหนดด้านสมรรถนะทางกลภายใต้แรงบิด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมเครื่องจักร ยานยนต์ และการก่อสร้าง มาตรฐานนี้อ้างอิงถึง ISO 898-7:1992 และใช้กับระดับคุณสมบัติ 8.8, 9.8, 10.9 และ 12.9
การทำความเข้าใจมาตรฐานนี้ช่วยให้วิศวกรเลือกใช้ตัวยึดที่เหมาะสม ป้องกันความเสียหายที่เกิดจากแรงบิดที่ไม่เพียงพอ มาตรฐานนี้ระบุวิธีการทดสอบที่แม่นยำเพื่อตรวจสอบว่าสลักเกลียวและสกรูสามารถทนต่อแรงบิดที่กำหนดได้โดยไม่แตกหักก่อนกำหนด
ขั้นตอนการทดสอบแรงบิด
หลักการ
การทดสอบแรงบิดเกี่ยวข้องกับการยึดสลักเกลียวหรือสกรูไว้ในอุปกรณ์ทดสอบและออกแรงบิดจนกระทั่งเกิดความเสียหาย จากนั้นจึงวัดแรงบิดที่ทำให้เกิดความเสียหาย การทดสอบนี้เป็นการประเมินความต้านทานต่อแรงบิดของตัวยึด เพื่อให้แน่ใจว่าตรงตามข้อกำหนดขั้นต่ำโดยไม่แตกหักก่อนถึงค่าที่กำหนด
- เน้นการรับแรงบิดอย่างเดียวเพื่อแยกแรงเฉือนออกมา
- จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของวัสดุและคุณภาพการผลิต
อุปกรณ์
ชุดอุปกรณ์ทดสอบประกอบด้วยเครื่องมือทดสอบแรงบิด ดังแสดงในแผนภาพทั่วไป (เช่น รูปที่ 1 ในมาตรฐาน) ส่วนประกอบสำคัญช่วยให้มั่นใจได้ว่าการวัดมีความแม่นยำ:
- ประแจวัดแรงบิดหรือมิเตอร์วัดแรงบิดที่มีความสามารถในการรับแรงบิดไม่เกินห้าเท่าของแรงบิดต่ำสุดที่ทำให้ชิ้นงานเสียหาย
- ค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดของเครื่องวัดแรงบิดควรอยู่ที่ ±1% ของแรงบิดแตกหักขั้นต่ำ
- อุปกรณ์จับยึดเพื่อยึดตัวยึดโดยไม่ก่อให้เกิดแรงตามแนวแกนหรือแรงเสียดทานที่อาจทำให้ผลลัพธ์คลาดเคลื่อนได้
การสอบเทียบเครื่องมือมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมการทดสอบทางอุตสาหกรรม
เงื่อนไขการทดสอบ
การทดสอบต้องใช้แรงบิดเท่านั้น โดยมีค่าตามตารางที่ 2 ชิ้นงานต้องไม่แตกหักก่อนถึงแรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการแตกหัก หลีกเลี่ยงการเสียดสีระหว่างหัวและส่วนที่เป็นเกลียวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ
- โดยทั่วไปจะใช้เงื่อนไขอุณหภูมิแวดล้อม เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น
- เหมาะสำหรับสกรูที่มีความคลาดเคลื่อนของเกลียว 6g, 6f และ 6e
- แนะนำให้ส่งตัวอย่างหลายชุดเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของสินค้าในแต่ละล็อต
ขั้นตอน
ใส่สลักเกลียวหรือสกรูเข้าไปในอุปกรณ์ยึด โดยให้เกลียวอย่างน้อยสองเกลียวเข้าไปจนสุด และเว้นระยะห่างอย่างน้อยหนึ่งเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวระหว่างอุปกรณ์ยึดกับหัวสกรู ขันให้แน่นอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอจนกว่าจะชำรุด
- ยึดชิ้นงานทดสอบให้แน่นเพื่อป้องกันการเลื่อนหลุด
- บันทึกค่าแรงบิดที่ทำให้เกิดการแตกหัก
- ตรวจสอบพื้นผิวรอยแตกเพื่อหาข้อบกพร่อง เช่น สิ่งเจือปน หรือการอบชุบความร้อนที่ไม่เหมาะสม
วิธีนี้ให้ผลลัพธ์ที่สามารถทำซ้ำได้ ช่วยในการควบคุมคุณภาพในกระบวนการผลิต
แรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการแตกหัก
แรงบิดล้มเหลวขั้นต่ำ (M)บี นาที) คำนวณโดยใช้สูตร:
เอ็มบี นาที = τบี นาที × Wพี นาที
ที่ไหน:
- วพี นาที = π/16 × d1 นาที3 (โมดูลัสภาคตัดขวางแบบบิด)
- τบี นาที = X × σบี นาที (ความแข็งแรงต่อแรงบิดขั้นต่ำ)
- ง1 นาที: เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวภายนอกขั้นต่ำสุด
- σบี นาที: ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ
- X: อัตราส่วนความแข็งแรง (จากตารางที่ 1)
การคำนวณนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวยึดสามารถรับน้ำหนักตามที่ออกแบบไว้ได้อย่างปลอดภัย โดยคำนึงถึงคุณสมบัติของวัสดุและรูปทรงเรขาคณิต
อัตราส่วนความแข็งแรง X
| ประเภททรัพย์สิน | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|---|
| อัตราส่วน X | 0.84 | 0.815 | 0.79 | 0.75 |
อัตราส่วนเหล่านี้ปรับความแข็งแรงต่อแรงบิดโดยอิงจากคุณสมบัติแรงดึง เพื่อให้ได้ค่าการออกแบบที่ปลอดภัย
ค่าแรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการแตกหัก
| การกำหนดเกลียว | ระยะห่างระหว่างเกลียว (มม.) | แรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการแตกหัก Mบี นาที (นิวตันเมตร) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| ประเภททรัพย์สิน | |||||
| 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | ||
| เอ็ม1 | 0.25 | 0.033 | 0.036 | 0.04 | 0.045 |
| ม1.2 | 0.25 | 0.075 | 0.082 | 0.092 | 0.1 |
| ม1.4 | 0.3 | 0.12 | 0.13 | 0.14 | 0.16 |
| ม1.6 | 0.35 | 0.16 | 0.18 | 0.2 | 0.22 |
| เอ็ม2 | 0.4 | 0.37 | 0.4 | 0.45 | 0.5 |
| ม.2.5 | 0.45 | 0.82 | 0.9 | 1 | 1.1 |
| เอ็ม3 | 0.5 | 1.5 | 1.7 | 1.9 | 2.1 |
| ม3.5 | 0.6 | 2.4 | 2.7 | 3 | 3.3 |
| เอ็ม4 | 0.7 | 3.6 | 3.9 | 4.4 | 4.9 |
| เอ็ม5 | 0.8 | 7.6 | 8.3 | 9.3 | 10 |
| เอ็ม6 | 1 | 13 | 14 | 16 | 17 |
| เอ็ม7 | 1 | 23 | 25 | 28 | 31 |
| เอ็ม8 | 1.25 | 33 | 36 | 40 | 44 |
| M8×1 | 1 | 38 | 42 | 46 | 52 |
| เอ็ม10 | 1.5 | 66 | 72 | 81 | 90 |
| เอ็ม10×1 | 1 | 84 | 92 | 102 | 114 |
| M10×1.25 | 1.25 | 75 | 82 | 91 | 102 |
หมายเหตุ: ค่าเหล่านี้ใช้กับเกลียวที่มีค่าความคลาดเคลื่อน 6g, 6f และ 6e ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงบิดในการติดตั้งในชุดประกอบมีความปลอดภัย
คำถามที่พบบ่อย
วัตถุประสงค์ของการทดสอบแรงบิดในมาตรฐาน GB/T 3098.13 คืออะไร?
การทดสอบนี้ตรวจสอบความแข็งแรงต่อแรงบิดของสลักเกลียวและสกรูขนาดเล็ก เพื่อให้มั่นใจว่าไม่เกิดความเสียหายภายใต้ภาระที่กำหนด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประกันคุณภาพในการใช้งานที่มีแรงเค้นสูง เช่น ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง
ฉันจะเลือกประเภทคุณสมบัติที่เหมาะสมสำหรับตัวยึดของฉันได้อย่างไร?
เลือกวัสดุโดยพิจารณาจากความแข็งแรงต่อแรงดึงและแรงบิดที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าเกรด 12.9 มีค่าความแข็งแรงสูงกว่า แต่ต้องใช้งานอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจน ควรพิจารณาถึงภาระการใช้งานและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมด้วย
ถ้าแรงบิดที่วัดได้ต่ำกว่าแรงบิดขั้นต่ำที่ทำให้เกิดความเสียหายล่ะ?
นี่แสดงให้เห็นถึงข้อบกพร่องของวัสดุหรือปัญหาในการผลิตที่อาจเกิดขึ้น ควรปฏิเสธสินค้าในล็อตนั้นและตรวจสอบสาเหตุ เช่น การอบชุบความร้อนที่ไม่เหมาะสม หรือความคลาดเคลื่อนของรูปทรงเกลียว
มาตรฐานนี้สามารถนำไปใช้กับตัวยึดที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 มม. ได้หรือไม่?
ไม่ มาตรฐาน GB/T 3098.13 จำกัดเฉพาะขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-10 มม. สำหรับขนาดที่ใหญ่กว่านั้น โปรดดูมาตรฐาน GB/T 3098 ส่วนอื่นๆ หรือมาตรฐาน ISO ที่เทียบเท่า เช่น ISO 898-1
แรงเสียดทานส่งผลต่อผลการทดสอบแรงบิดอย่างไร?
แรงเสียดทานระหว่างหัวและเกลียวอาจทำให้ค่าแรงบิดที่วัดได้สูงเกินจริง ส่งผลให้การประเมินไม่ถูกต้อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์จับยึดช่วยลดการรบกวนดังกล่าวให้น้อยที่สุด เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้
อัตราส่วนความแข็งแรง X มีบทบาทอย่างไรในการคำนวณ?
ค่า X สัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงเฉือนบิดกับความแข็งแรงดึง ซึ่งเป็นปัจจัยด้านความปลอดภัย ค่า X ที่ต่ำกว่าสำหรับระดับที่สูงกว่าสะท้อนถึงความเปราะที่มากขึ้น ซึ่งเป็นแนวทางในการออกแบบที่ระมัดระวัง
