มาตรฐาน GB/T 3098.1-2010 คุณสมบัติทางกลของตัวยึด: สลักเกลียว สกรู และแกนเกลียว

บทนำเกี่ยวกับมาตรฐาน GB/T 3098.1-2010

โครงร่างบทความ

บทความนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของมาตรฐาน GB/T 3098.1-2010 โดยเน้นที่สมบัติทางกลของสลักเกลียว สกรู และแกนเกลียวที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอย โครงสร้างมีดังนี้:

บทนำสู่มาตรฐาน
ระบบการทำเครื่องหมายและวัสดุ
คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ
แนวทางการสมัครและการบังคับใช้การทดสอบ
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

บทนำสู่มาตรฐาน

มาตรฐาน GB/T 3098.1-2010 กำหนดคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพของสลักเกลียว สกรู และแกนเกลียวที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าผสม ซึ่งผ่านการทดสอบที่อุณหภูมิแวดล้อมระหว่าง 10 °C ถึง 35 °C มาตรฐานนี้ใช้กับตัวยึดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวระบุตั้งแต่ 1.6 มม. ถึง 39 มม. เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอในการใช้งานด้านโครงสร้าง ยานยนต์ และเครื่องจักร

มาตรฐานนี้กำหนดระดับคุณสมบัติโดยพิจารณาจากความแข็งแรงดึง ความแข็งแรงคราก การยืดตัว ความแข็ง และตัวชี้วัดอื่นๆ เพื่อส่งเสริมการควบคุมคุณภาพและความปลอดภัย สอดคล้องกับมาตรฐาน ISO 898-1:2009 ทำให้สามารถใช้งานได้ในระดับสากล ในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการเฉพาะของมาตรฐานการผลิตของจีนด้วย

ขอบเขต: ครอบคลุมถึงตัวยึดเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยภายใต้สภาวะมาตรฐาน
การอัปเดตที่สำคัญ: ปรับปรุงข้อกำหนดสำหรับคลาสที่มีความแข็งแรงสูงและวิธีการทดสอบให้ดียิ่งขึ้น
ความสำคัญ: ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวยึดมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านการรับน้ำหนักและความทนทานในงานวิศวกรรม

ระบบการทำเครื่องหมายและวัสดุ

ระบบการกำหนดระดับคุณสมบัติใช้ตัวเลขสองตัวคั่นด้วยจุด โดยตัวเลขทางซ้ายแสดงถึงความแข็งแรงดึงระบุ (R)_มด้านขวาคือค่าความแข็งแรงดึง (σ²) ในหน่วย MPa หารด้วย 100 และด้านขวาคือค่าอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความเค้น (yield ratio) คูณด้วย 10 ตัวอย่างเช่น “8.8” หมายถึงค่าความแข็งแรงดึง 800 MPa และอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความเค้น 0.8

วัสดุต้องเป็นไปตามข้อจำกัดด้านองค์ประกอบทางเคมีและข้อกำหนดด้านการอบชุบความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีส่วนผสมของธาตุต่างๆ เช่น โบรอน แมงกานีส หรือโครเมียม เป็นที่นิยมใช้กัน โดยมีการกำหนดอุณหภูมิการอบคืนตัวขั้นต่ำเพื่อให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการชุบแข็ง

ตารางที่ 1: อัตราส่วนความแข็งแรงคราก
ตัวเลขหลังจุดทศนิยม	.6	.8	.9
อัตราส่วน	0.6	0.8	0.9

สำหรับตัวยึดที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักลดลงซึ่งมีคุณสมบัติเทียบเท่ากับ 8.8 ให้ทำเครื่องหมายเป็น “08.8”

ตารางที่ 2: ข้อจำกัดของวัสดุและองค์ประกอบทางเคมี
ประเภททรัพย์สิน	วัสดุและการอบชุบความร้อน	ขีดจำกัดองค์ประกอบทางเคมี (การวิเคราะห์เบ้าหลอม %)					อุณหภูมิการอบชุบขั้นต่ำ (°C)
		ซี		พี แม็กซ์	เอส แม็กซ์	บี แม็กซ์
		นาที	สูงสุด
4.6	เหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าคาร์บอนผสมสารเติมแต่ง	—	0.55	0.05	0.06	ไม่ได้ระบุ	—
4.8		—	0.55	0.05	0.06
5.6		0.13	0.55	0.05	0.06
5.8		—	0.55	0.05	0.06
6.8		0.15	0.55	0.05	0.06
8.8	เหล็กกล้าคาร์บอนผสมสารเติมแต่ง (เช่น B, Mn, Cr) ผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	เหล็กกล้าคาร์บอนชุบแข็งและอบคืนตัว	0.25	0.55	0.025	0.025
	เหล็กอัลลอยชุบแข็งและอบคืนตัว	0.2	0.55	0.025	0.025
9.8	เหล็กกล้าคาร์บอนผสมสารเติมแต่ง ผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว	0.15	0.4	0.025	0.025	0.003	425
	เหล็กกล้าคาร์บอนชุบแข็งและอบคืนตัว	0.25	0.55	0.025	0.025
	เหล็กอัลลอยชุบแข็งและอบคืนตัว	0.2	0.55	0.025	0.025
10.9	เหล็กกล้าคาร์บอนผสมสารเติมแต่ง ผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว	0.20	0.55	0.025	0.025	0.003	425
	เหล็กกล้าคาร์บอนชุบแข็งและอบคืนตัว	0.25	0.55	0.025	0.025
	เหล็กอัลลอยชุบแข็งและอบคืนตัว	0.2	0.55	0.025	0.025
12.9	เหล็กอัลลอยชุบแข็งและอบคืนตัว	0.3	0.5	0.025	0.025	0.003	425
12.9	เหล็กกล้าคาร์บอนผสมสารเติมแต่ง ผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว	0.28	0.5	0.025	0.025	0.003	380

หมายเหตุ:

การวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์จะนำมาใช้ในกรณีที่มีข้อพิพาท
โบรอนในปริมาณสูงสุด 0.005% ควบคุมโดยไทเทเนียมและ/หรืออะลูมิเนียมสำหรับโบรอนที่ไม่ก่อให้เกิดผล
สำหรับวัสดุประเภท 4.6 และ 5.6 อาจจำเป็นต้องมีการอบชุบความร้อนสำหรับชิ้นส่วนยึดที่ขึ้นรูปเย็น เพื่อให้มั่นใจถึงความยืดหยุ่น
เหล็กกล้าตัดง่ายได้รับอนุญาตสำหรับบางประเภท โดยมีค่า S สูงสุด 0.34%, P สูงสุด 0.11% และ Pb สูงสุด 0.35%
สำหรับเหล็กกล้าโบรอนที่มี C < 0.25% ค่า Mn ขั้นต่ำคือ 0.6% สำหรับ 8.8, 0.7% สำหรับ 9.8 และ 10.9
วัสดุจะต้องมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์ 90% ที่แกนกลางก่อนทำการอบชุบเพื่อให้ได้เกรดที่สูงขึ้น
เหล็กกล้าผสมมีส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างต่อไปนี้: Cr 0.30%, Ni 0.30%, Mo 0.20%, V 0.10%
พื้นผิวประเภท 12.9 ไม่มีชั้นฟอสไฟด์สีขาว ต้องลอกออกก่อนการอบชุบด้วยความร้อน
ควรใช้เหล็กเกรด 12.9 ด้วยความระมัดระวัง เนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น

ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นแนวทางในการเลือกวัสดุ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าตัวยึดมีกำลังรับแรงและทนทานต่อความเสียหายในรูปแบบต่างๆ เช่น การเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจน ตามที่ต้องการ

คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ

ตัวยึดต้องมีคุณสมบัติทางกลตามที่กำหนดที่อุณหภูมิห้อง รวมถึงความแข็งแรงดึง ความแข็งแรงคราก การยืดตัว ความแข็ง และพลังงานกระแทก วิธีการทดสอบได้ถูกระบุไว้เพื่อตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด

ตารางที่ 3: คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพของสลักเกลียว สกรู และแกนเกลียว
เลขที่	คุณสมบัติเชิงกลหรือทางกายภาพ		ประเภททรัพย์สิน
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8		9.8 (d≤16 มม.)	10.9	12.9
			4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	d≤16 มม.	d>16 มม.	9.8 (d≤16 มม.)	10.9	12.9
1	ความแข็งแรงดึง R_ม (MPa)	โนม	400	400	500	500	600	800	800	900	1000	1200
1	ความแข็งแรงดึง R_ม (MPa)	นาที	400	420	500	520	600	800	830	900	1040	1220
2	ความแข็งแรงของผลผลิตที่ต่ำกว่า R_{อีแอล} (MPa)	โนม	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
2	ความแข็งแรงของผลผลิตที่ต่ำกว่า R_{อีแอล} (MPa)	นาที	240	—	300	—	—	—	—	—	—	—
3	ความเค้นที่ 0.2% การยืดตัวที่ไม่เป็นสัดส่วน R_{หน้า 0.2} (MPa)	โนม	—	—	—	—	—	640	640	720	900	1080
3		นาที	—	—	—	—	—	640	660	720	940	1100
4	ความเค้นที่การยืดตัวที่ไม่เป็นสัดส่วน 0.0048d สำหรับตัวยึดขนาดเต็ม R_{พีเอฟ} (MPa)	โนม	—	320	—	400	480	—	—	—	—	—
4		นาที	—	340	—	420	480	—	—	—	—	—
5	ความเค้นพิสูจน์ S_พี (MPa)	โนม	225	310	280	380	440	580	600	650	830	970
5	อัตราส่วนความเค้นพิสูจน์	0.94	0.91	0.93	0.9	0.92	0.91	0.91	0.9	0.88	0.88
6	การยืดตัวหลังการแตกหักสำหรับชิ้นงานทดสอบที่ผ่านการกลึง A (%)	นาที	22	—	20	—	—	12	12	10	9	8
7	การลดลงของพื้นที่หลังการแตกหักสำหรับชิ้นงานทดสอบที่ผ่านการกลึง Z (%)	นาที	—					52	52	48	48	44
18	ความไม่ต่อเนื่องของพื้นผิว		GB/T 5779.1									GB/T 5779.3

หมายเหตุ:

ค่าเหล่านี้ไม่เหมาะสำหรับการยึดโครงสร้างด้วยสลักเกลียว
สำหรับการยึดโครงสร้างด้วยสลักเกลียว d ≥ M12
ค่าที่ระบุไว้ใช้สำหรับการกำหนดเท่านั้น
อาร์_{หน้า 0.2} อาจวัดได้หาก R_{อีแอล} ไม่สามารถระบุได้
อาร์_{พีเอฟ} ค่าต่ำสุดสำหรับ 4.8, 5.8 และ 6.8 กำลังอยู่ระหว่างการตรวจสอบ
ค่าแรงทดสอบในตารางที่ 5 และ 7
ความแข็งที่ปลายอาจต่ำกว่าสำหรับบางประเภท
มีข้อจำกัดเรื่องความแข็งของพื้นผิว โดยต้องไม่สูงกว่าค่าความแข็งของแกนกลางเกิน 30 HV สำหรับบางกรณี
การทดสอบแรงกระแทกที่อุณหภูมิ -20 °C สำหรับ d ≥ 16 มม.
มาตรฐาน GB/T 5779.3 อาจใช้แทนกันได้โดยความเห็นชอบร่วมกัน

คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวยึดจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้ภาระที่กำหนด โดยการทดสอบต่างๆ เช่น การทดสอบแรงดึงและความแข็ง จะช่วยตรวจสอบคุณภาพ สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงสูง ควรพิจารณาถึงผลกระทบของขนาดต่อความสามารถในการรับน้ำหนักด้วย

แนวทางการสมัครและการบังคับใช้การทดสอบ

มาตรฐานนี้กำหนดวิธีการทดสอบสำหรับการตรวจสอบ ซึ่งสามารถใช้ได้กับตัวยึดขนาดเต็มหรือชิ้นงานที่ผ่านการกลึง ควรพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม แรงบิดในการติดตั้ง และการปรับสภาพพื้นผิว เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย เช่น การสูญเสียคาร์บอนหรือการเปราะแตก

เลือกใช้ระดับความแข็งแรงที่เหมาะสมกับความต้องการรับน้ำหนัก เช่น ระดับ 10.9 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูง
ทำการทดสอบแรงดึง แรงรับน้ำหนัก ความแข็ง และแรงกระแทก ตามขนาดและประเภทที่กำหนด
สำหรับตัวยึดชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน โปรดดูมาตรฐาน GB/T 5267.3
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทำเครื่องหมายไว้เพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับและเป็นไปตามข้อกำหนด
ควรระมัดระวังเมื่อใช้สารประกอบประเภท 12.9 ในสภาวะที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

แนวทางเหล่านี้ช่วยในการเลือกและทดสอบตัวยึด ซึ่งจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการประกอบชิ้นส่วนทางกล

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

เครื่องหมายแสดงระดับคุณสมบัติเช่น “8.8” หมายถึงอะไร?

วัสดุนี้ระบุค่าความแข็งแรงดึงสูงสุดที่ 800 MPa และอัตราส่วนความแข็งแรงครากที่ 0.8 ซึ่งช่วยให้สามารถระบุคุณสมบัติมาตรฐานสำหรับการเลือกใช้ในการออกแบบทางวิศวกรรมได้

องค์ประกอบของวัสดุมีผลต่อประสิทธิภาพของตัวยึดอย่างไร?

ส่วนผสมที่มีธาตุเพิ่มเติม เช่น โบรอน ช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ทำให้ได้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงขึ้น ในขณะเดียวกันก็จำกัดปริมาณ P และ S เพื่อป้องกันการเปราะแตก ตามข้อจำกัดในตารางที่ 2

ควรทำการทดสอบผลกระทบเมื่อใด?

สำหรับ d ≥ 16 มม. และคลาสที่ต้องการพลังงานขั้นต่ำ 27 J ที่อุณหภูมิ -20 °C เพื่อประเมินความเหนียวในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำและป้องกันการแตกหักแบบเปราะ

การลดปริมาณคาร์บอนส่งผลกระทบต่อเกลียวอย่างไรบ้าง?

กระบวนการนี้ลดความแข็งแรงลง มาตรฐานกำหนดความลึกของการกำจัดคาร์บอนโดยสมบูรณ์สูงสุดไว้ที่ 0.015 มม. และความสูงขั้นต่ำของวัสดุที่ไม่ผ่านการกำจัดคาร์บอน เพื่อรักษาความสามารถในการรับน้ำหนัก

มาตรฐานนี้สอดคล้องกับ ISO 898-1 อย่างไร?

มาตรฐานนี้ได้รับการดัดแปลงมาจาก ISO 898-1:2009 โดยมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน แต่ปรับให้เข้ากับบริบทของจีน เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการใช้งานร่วมกันได้ทั่วโลกในข้อกำหนดของตัวยึด

การทดสอบใดบ้างที่ใช้ได้กับตัวยึดขนาดมาตรฐาน?

การทดสอบแรงดึง แรงรับน้ำหนัก และแรงดึงแบบลิ่ม ช่วยยืนยันประสิทธิภาพในสภาพการใช้งานจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับขนาดที่ชิ้นงานที่ผ่านการกลึงอาจไม่แสดงถึงพฤติกรรมที่แท้จริง