บทนำเกี่ยวกับมาตรฐาน GB/T 3098.24-2020
มาตรฐาน GB/T 3098.24-2020 กำหนดคุณสมบัติทางกลของสลักเกลียว สกรู สตัด และน็อตที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูง มาตรฐานนี้เป็นส่วนหนึ่งของชุดมาตรฐาน GB/T 3098 ที่ครอบคลุมเรื่องตัวยึด และมุ่งเน้นไปที่วัสดุที่รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้อุณหภูมิสูง เช่น อุณหภูมิที่พบในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การผลิตไฟฟ้า และปิโตรเคมี มาตรฐานนี้รับประกันว่าตัวยึดเหล่านี้มีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในแง่ของความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความต้านทานการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม
มาตรฐานนี้แบ่งประเภทวัสดุออกเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกที่เพิ่มความแข็งด้วยการตกตะกอน และโลหะผสมนิกเกล โดยแต่ละประเภทได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะ ประเด็นสำคัญได้แก่ ข้อจำกัดด้านองค์ประกอบทางเคมี กระบวนการอบชุบความร้อน ข้อกำหนดการทดสอบทางกล และแนวทางในการจับคู่สลักเกลียวกับน็อตเพื่อป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น การเสียดสีหรือการกัดกร่อน การปฏิบัติตามมาตรฐานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวิศวกรและผู้ผลิตในการเลือกตัวยึดที่เหมาะสมซึ่งทนต่อความเค้นจากความร้อน การออกซิเดชัน และการคืบตัวโดยไม่กระทบต่อความปลอดภัยหรือการใช้งาน
ในทางปฏิบัติ มาตรฐานนี้สอดคล้องกับมาตรฐานสากล เช่น ISO 3506 ซึ่งเป็นกรอบการทำงานสำหรับการประกันคุณภาพในการผลิตตัวยึด โดยเน้นความสำคัญของการเลือกวัสดุตามสภาพแวดล้อมการใช้งาน ซึ่งปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานการคืบตัวและการขยายตัวทางความร้อนมีบทบาทสำคัญ ตัวอย่างเช่น โลหะผสมนิกเกล เช่น โลหะผสม 718 เป็นที่นิยมเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ในขณะที่เกรดมาร์เทนซิติกเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าสำหรับอุณหภูมิปานกลาง เอกสารนี้ยังอ้างอิงถึงภาคผนวกสำหรับวัสดุเทียบเท่าภายในประเทศและแนวทางในการเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมหรือโลหะผสมนิกเกลตามมาตรฐาน GB/T 3098.25 ด้วย
การทำความเข้าใจมาตรฐานนี้จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับกลศาสตร์ของตัวยึด รวมถึงพฤติกรรมความเค้น-ความเครียดที่อุณหภูมิสูง มาตรฐานนี้กำหนดให้ทำการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง (10°C ถึง 35°C) แต่แนะนำให้ทำการประเมินเพิ่มเติมที่อุณหภูมิสูงสำหรับงานที่สำคัญ เพื่อให้มั่นใจว่าตัวยึดเป็นไปตามเกณฑ์ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ ความเค้นคราก และการยืดตัว ป้องกันความเสียหายระหว่างการใช้งาน ผู้ผลิตต้องปฏิบัติตามกรรมวิธีอบชุบความร้อนที่กำหนดเพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่ต้องการ เช่น มาร์เทนไซต์เพื่อความแข็ง หรือออสเทนไซต์เพื่อความยืดหยุ่น โดยรวมแล้ว GB/T 3098.24-2020 ส่งเสริมความน่าเชื่อถือในระบบยึดที่อุณหภูมิสูง ลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพของวัสดุเมื่อเวลาผ่านไป
นอกจากนี้ มาตรฐานดังกล่าวยังกล่าวถึงการปรับสภาพพื้นผิวเพื่อลดการสึกหรอ ซึ่งเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไปในเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิล เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนต่ำและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูง แนะนำให้ใช้สารหล่อลื่นเพื่อให้ได้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและแรงดึงที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการประกอบ ด้วยการปรับองค์ประกอบทางเคมีและกระบวนการผลิตให้เหมาะสม มาตรฐานนี้ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนยึดที่ทำงานได้ดีภายใต้สภาวะที่ต้องการความทนทานสูง ซึ่งมีส่วนช่วยในการพัฒนาด้านการออกแบบทางวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์วัสดุ
สัญลักษณ์และการกำหนด
สัญลักษณ์ต่อไปนี้ใช้ในเอกสารนี้ โดยให้คำจำกัดความที่แม่นยำสำหรับพารามิเตอร์ทางกลและมิติที่จำเป็นในการประเมินประสิทธิภาพของตัวยึด สัญลักษณ์เหล่านี้ช่วยให้การทดสอบและข้อกำหนดมีความสม่ำเสมอ ทำให้วิศวกรสามารถประเมินคุณสมบัติ เช่น ความแข็งแรงและการยืดตัวภายใต้ภาระได้อย่างแม่นยำ
- เอ: การยืดตัวจริงหลังการแตกหักของตัวยึด ในหน่วยมิลลิเมตร (มม.)
- เอs,nomพื้นที่หน้าตัดความเค้นระบุของเกลียว หน่วยเป็นตารางมิลลิเมตร (มม.²)
- เอที: ค่าการยืดตัวจริงที่อุณหภูมิสูงหลังการแตกหักของตัวยึด หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ขความยาวของเกลียว หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ดี: เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของเกลียวภายใน หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ดี2: เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวภายในพื้นฐาน หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ง: เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของเกลียวภายนอก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- งชม.: ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูในอุปกรณ์ทดสอบแรงดึงหรืออุปกรณ์ทดสอบแรงรับน้ำหนักของน็อตสำหรับตัวยึดเกลียวภายนอก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- งส: เส้นผ่านศูนย์กลางของก้านโดยไม่รวมเกลียว หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ง1: เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสุดของเกลียวภายนอก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ง2: เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวมาตรฐานของเกลียวภายนอก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ง3: เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสุดของเกลียวภายนอก (สำหรับการคำนวณพื้นที่รับแรง) ในหน่วยมิลลิเมตร (มม.)
- เอฟเอ็มเอฟ: แรงดึงสูงสุด หน่วยเป็นนิวตัน (N)
- เอฟเอ็มเอฟ,ที: แรงดึงสูงสุดที่อุณหภูมิสูง หน่วยเป็นนิวตัน (N)
- เอฟn,T: แรงดึงสูงสุดที่อุณหภูมิสูงสำหรับน็อต หน่วยเป็นนิวตัน (N)
- เอฟพี: แรงรับน้ำหนักสูงสุดของน็อต หน่วยเป็นนิวตัน (N)
- เอฟพีเอฟ: แรงจริงที่ระยะยืดตัวพลาสติก 0.2% ของตัวยึด หน่วยเป็นนิวตัน (N)
- เอฟพีเอฟ,ที: แรงกระทำจริงที่อุณหภูมิสูง ณ จุดยืดตัวของพลาสติก 0.2% ของตัวยึด ในหน่วยนิวตัน (N)
- ชมความสูงสามเหลี่ยมดั้งเดิมของเส้นด้าย หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ชม.ความหนาของอุปกรณ์ทดสอบแรงดึงน็อต หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- แอล0ความยาวทั้งหมดของตัวยึดก่อนการรับน้ำหนัก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- แอล1ความยาวรวมของตัวยึดหลังการแตกหัก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- แอล2ความยาวของส่วนที่จับก่อนการทดสอบแรงดึง หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ลความยาวระบุของเกลียวภายนอก หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- ล1ความยาวรวมของแกนเหล็ก (หน่วยเป็นมิลลิเมตร)
- ลไทยความยาวของเกลียวที่ไม่เข้าล็อกในอุปกรณ์ทดสอบสำหรับตัวยึด หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- มความสูงของน็อต หน่วยเป็นมิลลิเมตร (มม.)
- พีระยะห่างระหว่างเกลียว (หน่วยเป็นมิลลิเมตร)
- อาร์เอ็มเอฟ: ค่าความแข็งแรงดึงจริงของตัวยึด ในหน่วยเมกะปาสคาล (MPa)
- อาร์เอ็มเอฟ,ที: ค่าความแข็งแรงดึงที่อุณหภูมิสูงจริงของตัวยึด ในหน่วยเมกะปาสคาล (MPa)
- อาร์n,T: ความแข็งแรงในการลอกเปลือกน็อตที่อุณหภูมิสูงสูงสุด หน่วยเป็นเมกะปาสคาล (MPa)
- อาร์พีเอฟ: ค่าความเค้นจริง ณ จุดยืดตัวพลาสติก 0.2% ของตัวยึด ในหน่วยเมกะปาสคาล (MPa)
- อาร์พีเอฟ,ที: ค่าความเค้นที่อุณหภูมิสูงจริง ณ การยืดตัวแบบพลาสติก 0.2% ของตัวยึด ในหน่วยเมกะปาสคาล (MPa)
- เอสพี: ค่าความเค้นพิสูจน์ (Proof stress) ในหน่วยเมกะปาสคาล (MPa)
สัญลักษณ์เหล่านี้เป็นส่วนสำคัญในการคำนวณในการทดสอบทางกล เช่น การหาค่าความแข็งแรงดึง (R)เอ็มเอฟ = เอฟเอ็มเอฟ / เอs,nom) และความเค้นพิสูจน์ สัญลักษณ์เหล่านี้ช่วยให้การสื่อสารในข้อกำหนดการออกแบบมีความแม่นยำมากขึ้น ทำให้มั่นใจได้ว่าตัวยึดจะได้รับการประเมินอย่างสม่ำเสมอในทุกขั้นตอนการผลิตและการใช้งาน สำหรับสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูง สัญลักษณ์เช่น Rเอ็มเอฟ,ที และเอฟพีเอฟ,ที ต้องคำนึงถึงผลกระทบจากความร้อนต่อพฤติกรรมของวัสดุ เช่น ความแข็งแรงของวัสดุลดลงเนื่องจากอุณหภูมิสูง การใช้สัญลักษณ์เหล่านี้อย่างถูกต้องจะช่วยป้องกันการตีความผิดพลาดและเพิ่มความปลอดภัยในการใช้งานทางวิศวกรรม
นอกจากนี้ การทำความเข้าใจสัญลักษณ์เหล่านี้ยังช่วยให้ปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องได้ โดยที่พารามิเตอร์เชิงมิติ เช่น d และ P มีผลต่อความแข็งแรงของเกลียวและการกระจายแรง ตัวอย่างเช่น พื้นที่รับแรงดึงระบุ As,nom คำนวณโดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับ d2 และ d3ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการคาดการณ์รูปแบบความเสียหายภายใต้แรงดึง
ระบบการให้คะแนน
เหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกลทั้งหมดที่ระบุไว้ในส่วนนี้ แบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก (CH0, CH1, CH2, V, VH, VW), เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน (SD) และโลหะผสมนิกเกล (SB และ 718) ระบบการทำเครื่องหมายนี้เป็นวิธีการมาตรฐานในการระบุเกรดของวัสดุ ทำให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ และสามารถเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงได้
เหล็กกล้าเกรดมาร์เทนซิติก เช่น CH0 (เช่น X20Cr13) มีคุณสมบัติในการชุบแข็งได้ดี ทำให้มีความแข็งแรงที่ดีที่อุณหภูมิปานกลาง สัญลักษณ์ V, VH และ VW บ่งบอกถึงระดับความเค้นครากที่แตกต่างกัน โดย VH ต้องการค่า R สูงกว่าพีเอฟ ≥ 700 MPa เพื่อประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น เครื่องหมาย SD แบบออสเทนิติกบ่งบอกถึงโลหะผสมที่เสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน เช่น X6NiCrTiMoVB25-15-2 ซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและการคงความแข็งแรงได้ถึง 650°C โลหะผสมนิกเกล SB (NiCr20TiAl) และ 718 (NiCr19NbMo) มีเครื่องหมายแสดงถึงความต้านทานการคืบที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับอุณหภูมิสูงถึง 800°C และ 700°C ตามลำดับ
การทำเครื่องหมายช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ในการประกอบ ป้องกันความไม่ตรงกันที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลว สำหรับตัวยึดที่มีการหล่อลื่น จะมีการเติม “Lu” ต่อท้าย (เช่น SD Lu) เพื่อระบุการเคลือบผิวเพื่อลดการสึกหรอ ระบบนี้สอดคล้องกับมาตรฐาน ISO ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการค้าทั่วโลกและการควบคุมคุณภาพในการผลิตตัวยึด
การทำเครื่องหมายอย่างละเอียดประกอบด้วยรหัสวัสดุ สถานะการอบชุบความร้อน (เช่น +QT สำหรับการชุบแข็งและอบคืนตัว) และระดับประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยให้ตรวจสอบได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการตรวจสอบ การทำเครื่องหมายที่ถูกต้องมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการสินค้าคงคลังและการปฏิบัติตามกฎระเบียบในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตกังหัน
วัสดุและกระบวนการผลิต
องค์ประกอบทางเคมี
ตารางที่ 1 ถึง 3 ระบุขีดจำกัดองค์ประกอบทางเคมีสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกลที่ใช้ในชิ้นส่วนยึด ขีดจำกัดเหล่านี้ได้รับการประเมินตามมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้อง โดยมีมาตรฐานเทียบเท่าภายในประเทศอยู่ในภาคผนวก A เว้นแต่จะตกลงกันเป็นอย่างอื่น ผู้ผลิตจะเป็นผู้เลือกองค์ประกอบภายในกลุ่มนั้น
มาตรฐาน GB/T 3098.25 ให้แนวทางในการเลือกโลหะผสมที่เหมาะสม โดยระบุส่วนประกอบเป็นสัดส่วนมวล (%) พร้อมค่าสูงสุด เว้นแต่จะระบุช่วงหรือค่าต่ำสุดไว้
ตารางที่ 1: องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกสำหรับชิ้นส่วนยึด
| ประเภทวัสดุ | รหัสตัวยึด | เกรดวัสดุ ISOเอ | ข้อมูลอ้างอิงข | องค์ประกอบทางเคมี (เศษส่วนมวล)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| รหัส | ซี | ซี | มน. | พี | เอส | ครี | โม | นี | เฟ | องค์ประกอบอื่นๆ | |||
| เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก | CH0 | X20Cr13 | 4021-420-00-1 | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030ค | 12.0~14.0 | / | / | สมดุล | / |
| X20Cr13 | 1.4021* | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030ค | 12.0~14.0 | / | / | / | |||
| บทที่ 1 | X30Cr13 | 4028-420-00-1 | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030ค | 12.0~14.0 | / | / | / | ||
| X30Cr13 | 1.4028* | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030ค | 12.0~14.0 | / | / | / | |||
| บทที่ 2 | X17CrNi16-2 | 4057-431-00-X | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | / | 1.50~2.50 | / | ||
| X17CrNi16-2 | 1.4057* | 0.12~0.22 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.03 | 15.0~17.0 | / | 1.50~2.50 | / | |||
| วี/วีเอชง | X22CrMoV12-1 | 4923-422-77-E | 0.18~0.24 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 11.0~12.5 | 0.80~1.20 | 0.30~0.80 | / | ||
| X22CrMoV12-1 | 1.4923** | 0.18~0.24 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 11.0~12.5 | 0.80~1.20 | 0.30~0.80 | V:0.25~0.35 | |||
| วีวี | X19CrMoNbVN11-1 | 1.4913*** | 0.17~0.23 | 0.5 | 0.40~0.90 | 0.025 | 0.015 | 10.0~11.5 | 0.50~0.80 | 0.20~0.60 | V:0.10~0.30 | ||
| Nb:0.25~0.55 | |||||||||||||
| บี:0.0015 | |||||||||||||
| อัล:0.020 | |||||||||||||
| N:0.05~0.10 | |||||||||||||
หมายเหตุ: ค่าที่แสดงเป็นค่าสูงสุด เว้นแต่จะระบุช่วงหรือค่าต่ำสุดไว้ เอ ตามมาตรฐาน ISO/TS 4949 ข * จาก EN 10088-3; *** จาก EN 10269; อื่นๆ จาก ISO 15510 ค ปริมาณกำมะถันอยู่ในช่วง 0.015% ถึง 0.030% เพื่อเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร ง วี ฟอร์ อาร์พีเอฟ ≥600 MPa, VH สำหรับ ≥700 MPa
ตารางที่ 2: องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกที่ผ่านกระบวนการชุบแข็งแบบตกตะกอนสำหรับชิ้นส่วนยึด
| ประเภทวัสดุ | รหัสตัวยึด | เกรดวัสดุ ISOเอ | ข้อมูลอ้างอิงข | องค์ประกอบทางเคมี (เศษส่วนมวล)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ซี | ซี | มน. | พี | เอส | ครี | โม | นี | เฟ | องค์ประกอบอื่นๆ | ||||
| เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกชุบแข็งด้วยการตกตะกอน | เอสดีง | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | 4980-662-86-X | 0.08ค | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.00~1.50 | 24.0~27.0 | สมดุล | Ti:1.90~2.35 |
| อัล:0.35 | |||||||||||||
| V:0.10~0.50 | |||||||||||||
| B:0.001~0.010 | |||||||||||||
| X6NiCrTiMoVB25-15-2 | 1.4980*** | 0.03~0.08 | 1 | 1.00~2.00 | 0.025 | 0.015 | 13.5~16.0 | 1.00~1.50 | 24.0~27.0 | Ti:1.90~2.35 | |||
| อัล:0.35 | |||||||||||||
| V:0.10~0.50 | |||||||||||||
| B:0.001~0.010 | |||||||||||||
| X6NiCrTiMoVB25-15-2 | อัลลอย 660 S66286** | 0.08ค | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.00~1.50 | 24.0~27.0 | Ti:1.90~2.35 | |||
| อัล:0.35 | |||||||||||||
| V:0.10~0.50 | |||||||||||||
| B:0.001~0.010 | |||||||||||||
หมายเหตุ: ค่าที่แสดงเป็นค่าสูงสุด เว้นแต่จะระบุช่วงหรือค่าต่ำสุดไว้ เอ ตามมาตรฐาน ISO/TS 4949 ข ** จาก UNS; *** จาก EN 10269; อื่นๆ จาก ISO 15510 ค ขั้นต่ำ C สำหรับการใช้งานพิเศษ ง แนะนำให้ใช้กระบวนการหลอมครั้งที่สองเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
ตารางที่ 3: องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมนิกเกลสำหรับชิ้นส่วนยึด
| ประเภทวัสดุ | รหัสตัวยึด | เกรดวัสดุ ISOเอ | ข้อมูลอ้างอิงข | องค์ประกอบทางเคมี (เศษส่วนมวล)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ซี | ซี | มน. | พี | เอส | ครี | โม | นี | เฟ | องค์ประกอบอื่นๆ | ||||
| โลหะผสมนิกเกล | เอสบีง | นิกเกล-โครเมียม-20 ไทอัล | โลหะผสม 80A N07080** | 0.10ค | 1 | 1 | 0.045 | 0.015 | 18.0~21.0 | / | สมดุล | 3 | Ti:1.80~2.7 |
| Al:1.0~1.8 | |||||||||||||
| โค:2.0 | |||||||||||||
| ทองแดง:0.2 | |||||||||||||
| บี:0.008 | |||||||||||||
| นิกเกล-โครเมียม-20 ไทอัล | 2.4952*** | 0.04~0.10ค | 1 | 1 | 0.02 | 0.015 | 18.0~21.0 | / | ≥65.0 | 1.5 | Ti:1.80~2.7 | ||
| Al:1.0~1.8 | |||||||||||||
| โค:1.0 | |||||||||||||
| ทองแดง:0.2 | |||||||||||||
| บี:0.008 | |||||||||||||
| 718ง | นิกเกล-19เอ็นบีโม | โลหะผสม 718 N07718** | 0.08ค | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.0~55.0 | สมดุล | หมายเหตุ: 4.75~5.50 | |
| Ti:0.65~1.15 | |||||||||||||
| Al:0.2~0.8 | |||||||||||||
| โค:1.0 | |||||||||||||
| ทองแดง:0.3 | |||||||||||||
| บี:0.006 | |||||||||||||
| นิกเกล-19เอ็นบีโม | 2.4668** | 0.02~0.08ค | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.0~55.0 | หมายเหตุ: 4.75~5.50 | |||
| Ti:0.60~1.20 | |||||||||||||
| Al:0.3~0.7 | |||||||||||||
| โค:1.0 | |||||||||||||
| ทองแดง:0.3 | |||||||||||||
| B:0.002~0.006 | |||||||||||||
หมายเหตุ: ค่าที่แสดงเป็นค่าสูงสุด เว้นแต่จะระบุช่วงหรือค่าต่ำสุดไว้ เอ ตามมาตรฐาน ISO/TS 4949 ข ** จาก UNS; *** จาก EN 10269 ค ขั้นต่ำ C สำหรับการใช้งานพิเศษ ง แนะนำให้ใช้กระบวนการหลอมครั้งที่สองเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
องค์ประกอบทางเคมีได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรง และความเสถียรที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่น ปริมาณ Cr สูงในเหล็กกล้ามาเทนซิติกช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการออกซิเดชัน ในขณะที่ Nb ในโลหะผสม 718 ช่วยป้องกันการคืบตัว การควบคุมธาตุต่างๆ เช่น P และ S อย่างเข้มงวดช่วยลดการเปราะแตก ผู้ผลิตต้องตรวจสอบองค์ประกอบผ่านการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนด เนื่องจากความเบี่ยงเบนอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ลดลงในการใช้งาน ส่วนนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของความบริสุทธิ์ของวัสดุเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
การอบชุบด้วยความร้อน
ตัวยึดที่ผลิตภายใต้มาตรฐานนี้ต้องผ่านกระบวนการอบชุบความร้อนเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลตามที่ระบุไว้ในบทที่ 7 รายละเอียดของกระบวนการอบชุบความร้อนแสดงอยู่ในตารางที่ 4 โดยอุณหภูมิการอบคืนตัวขั้นต่ำสำหรับเหล็กกล้ามาเทนไซต์จะถูกเลือกตามนั้น ระยะเวลาการอบชุบที่ไม่ได้ระบุไว้จะถูกเลือกโดยผู้ผลิต โดยพิจารณาจากคุณสมบัติที่ต้องการและอุณหภูมิการใช้งาน
ขั้นตอนการผลิต: สำหรับ SD, SB และ 718 จำเป็นต้องมีการอบชุบด้วยสารละลาย (AT) ซึ่งควรทำหลังจากขึ้นรูปแล้ว สำหรับเกลียวภายนอกที่มีความแข็งแรงสูง (Rเอ็มเอฟ สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูง (≥1100 MPa) การอบชุบความร้อนอาจทำได้กับวัตถุดิบตามข้อตกลง การอบชุบความร้อนสำหรับชิ้นส่วนขึ้นรูปเย็นหรือขึ้นรูปด้วยความร้อนจะเกิดขึ้นหลังจากการขึ้นรูป สำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง การอบชุบความร้อนอาจทำได้กับวัตถุดิบหรือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป โดยสามารถทำเกลียวก่อนหรือหลังการอบชุบได้
ตารางที่ 4: วิธีการอบชุบความร้อนที่แนะนำสำหรับชิ้นส่วนยึด
| รหัสตัวยึด | สภาวะการอบชุบด้วยความร้อน | อุณหภูมิ (และระยะเวลา) ในการชุบแข็ง/การอบชุบด้วยสารละลาย (°C) | อุณหภูมิ (และระยะเวลาในการอบชุบ/การชุบแข็งแบบตกตะกอน) °C |
|---|---|---|---|
| CH0 | +คิวที | 950~1050 | ≥450เอ |
| บทที่ 1 | +คิวที | 950~1050 | ≥450เอ |
| บทที่ 2 | +คิวที | 950~1050 | ≥450เอ |
| วี | +คิวที | 1020~1070 | ≥680 |
| วีเอช | +คิวที | 1020~1070 | ≥660 |
| วีวี | +คิวที | 1100~1130 | ≥670 |
| เอสดี | +AT+P | 970~990 (≥1 ชั่วโมง) | 710~730 (≥16 ชั่วโมง) |
| 890~910 (≥1 ชั่วโมง) | |||
| เอสบี | +AT+P | 1050~1080 | ขั้นตอนที่ 1: 840~860 (≥24 ชั่วโมง) ขั้นตอนที่ 2: 690~710 (≥16 ชั่วโมง) |
| 718 | +AT+P | 940~1010 | ขั้นตอนที่ 1: 710-730 น. (≥8 ชั่วโมง) ขั้นตอนที่ 2: 610-630 น. (≥18 ชั่วโมง) |
QT: ชุบแข็งและอบคืนตัว; AT: อบชุบด้วยสารละลาย (อบอ่อน); P: ชุบแข็งด้วยการตกตะกอน เอ หลีกเลี่ยงอุณหภูมิ 500°C ถึง 600°C เพื่อป้องกันการสูญเสียความเหนียวและการกัดกร่อนตามขอบเกรน (ดูภาคผนวก B)
การอบชุบด้วยความร้อนช่วยปรับโครงสร้างจุลภาคให้เหมาะสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ เช่น การเพิ่มความแข็งให้กับเหล็กกล้ามาเทนไซต์ หรือการตกตะกอนของเฟสในโลหะผสมนิกเกลเพื่อเพิ่มความแข็งแรง การอบชุบที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้วัสดุเปราะหรือลดความต้านทานการกัดกร่อน ผู้ผลิตต้องตรวจสอบอุณหภูมิและอัตราการเย็นตัวเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่สม่ำเสมอ โดยต้องมีการตรวจสอบหลังการอบชุบเพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนด
การตกแต่งพื้นผิว
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ควรทำความสะอาดและขัดเงาชิ้นส่วนยึด แนะนำให้ใช้สารหล่อลื่นเพื่อป้องกันการเสียดสีระหว่างการประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้แรงบิดหรือความเร็วสูง ปัจจัยที่เพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียดสี ได้แก่ ความเสียหายของเกลียวและแรงกดล่วงหน้าสูง
หมายเหตุ 1: พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความเร็วในการขันที่สูง จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดรอยขีดข่วน หมายเหตุ 2: ไม่มีมาตรฐานระดับชาติใดระบุถึงข้อบกพร่องบนพื้นผิวหรือแรงบิดในการยึดสำหรับโลหะผสมเหล่านี้
การเคลือบผิวช่วยให้สามารถควบคุมแรงบิดและแรงดึงได้ โดยระบุด้วยสัญลักษณ์ “Lu” (เช่น SD Lu) ข้อกำหนดพิเศษอื่นๆ ต้องตกลงกันก่อน
ความเรียบของพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงาน ช่วยลดแรงเสียดทานและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน การขัดเงาช่วยขจัดออกไซด์ ในขณะที่การหล่อลื่นช่วยให้แรงกดล่วงหน้ามีความน่าเชื่อถือ ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง สารเคลือบต้องทนต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อน
การออกแบบการจับคู่สลักเกลียวและน็อต
สลักเกลียว สกรู สตัด และน็อต จะต้องจับคู่ตามตารางที่ 5 น็อตต้องใช้กับตัวยึดที่มีรหัสเดียวกัน (เช่น สลักเกลียว CH0 ต้องใช้น็อต CH0) สามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกันได้หากปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ โดยคำนึงถึงการกัดกร่อนและการสึกหรอ
เมื่อชิ้นส่วนที่ยึดติดกันมีวัสดุต่างจากวัสดุของตัวยึด ควรใช้ฉนวนเพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี
ตารางที่ 5: การจับคู่สำหรับสลักเกลียว สกรู สตัด และน็อต
| น็อต สกรู สลัก | ถั่ว | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | บทที่ 1 | บทที่ 2 | วี, วีเอช, วีวี | เอสดี | เอสบี | 718 | |
| CH0 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| บทที่ 1 | ✓ | ✓ | การผสมผสานที่เป็นไปได้ | ✓ | ✓ | ||
| บทที่ 2 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ||
| วี, วีเอช, วีวี | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||
| เอสดี | ✓ | ✓ | ✓ | ||||
| เอสบี | ✓ | ✓ | |||||
| 718 | ✓ | ||||||
การจับคู่สายช่วยให้การกระจายโหลดและความเข้ากันได้เป็นไปอย่างราบรื่น ลดความเสี่ยงต่างๆ เช่น สายไฟขาด การปรึกษาผู้เชี่ยวชาญเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจับคู่สายที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน
ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
วัสดุเหล่านี้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ความแข็งแรงต่อการคืบตัวเป็นตัวกำหนดขนาด และการเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ SD, SB และ 718 ยังทนต่อการกัดกร่อนจากความชื้นได้อีกด้วย
การต้านทานการเกิดออกซิเดชันและคราบตะกรันเกิดขึ้นได้จากการผสมโลหะ โดยโครเมียมจะสร้างออกไซด์ที่ช่วยป้องกัน ความต้านทานต่อการคืบตัวมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการรับน้ำหนักในระยะยาวที่อุณหภูมิสูง
ในงานประยุกต์ใช้ต่างๆ เช่น กังหันก๊าซ วัสดุเหล่านี้ยังคงรักษาความสมบูรณ์ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ป้องกันความเสียหายจากความล้าหรือการเปราะแตก
อุณหภูมิใช้งานของตัวยึด
คุณสมบัติในบทที่ 7 ได้รับการทดสอบที่อุณหภูมิ 10°C ถึง 35°C การใช้งานที่อุณหภูมิสูงจะทำให้คุณสมบัติลดลง อุณหภูมิสูงสุดที่แนะนำอยู่ในตารางที่ 6 แต่อาจต่ำกว่านี้ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะการใช้งาน
สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน ให้ทำการทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิสูง การคืบ หรือการคลายตัว ตามบทที่ 10 โดยจำลองสภาวะการประกอบ
ตารางที่ 6: อุณหภูมิใช้งานสูงสุดที่แนะนำสำหรับตัวยึด
| รหัสตัวยึด | อุณหภูมิใช้งานสูงสุด °C |
|---|---|
| CH0 | 400 |
| บทที่ 1 | 400 |
| บทที่ 2 | 450 |
| วี | 600 |
| วีเอช | 600 |
| วีวี | 600 |
| เอสดี | 650 |
| เอสบี | 800 |
| 718 | 700 |
อุณหภูมิเหล่านี้เป็นแนวทางในการออกแบบ โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น การเกิดออกซิเดชันและการเสียรูป การทดสอบช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพในการใช้งานจริง
คุณสมบัติทางกลของตัวยึด
น็อต สกรู และสลัก
เมื่อทำการทดสอบตามบทที่ 9 คุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิห้องจะต้องเป็นไปตามตารางที่ 7-11 ซึ่งใช้ได้ในระหว่างการผลิตหรือในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
ตารางที่ 7: คุณสมบัติทางกลของสลักเกลียว สกรู และแกนเกลียวที่อุณหภูมิแวดล้อม
| รหัสตัวยึด | ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ Rเอ็มเอฟ / MPa | ความเค้นที่ 0.2% การยืดตัวพลาสติก Rพีเอฟ / MPa | การยืดตัวขั้นต่ำหลังการแตกหัก A / มม. | ความแข็ง HV (F≥98N) | ความแข็ง HRC |
|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | 800 | 600 | 0.20d | 250~320 | 22~32 |
| บทที่ 1 | 850 | 650 | 0.20d | 270~380 | 26~39 |
| บทที่ 2 | 860 | 690 | 0.20d | 260~320 | 25~32 |
| วี | 800 | 600 | 0.20d | 250~320 | 22~32 |
| วีเอช | 900 | 700 | 0.20d | 280~360 | 28~38 |
| วีวี | 900 | 750 | 0.20d | 280~360 | 28~38 |
| เอสดี | 900 | 600 | 0.25d | 250~360 | 22~38 |
| เอสบี | 1000 | 600 | 0.20d | 320~410 | 32~42 |
| 718 | 1230 | 1030 | 0.20d | 345~480 | 36~48 |
ตารางที่ 8: แรงดึงต่ำสุดที่อุณหภูมิห้อง – เกลียวหยาบ
| ขนาดเกลียว d | พื้นที่ความเค้นระบุ As,nom มม.² | แรงดึงขั้นต่ำ Fเอ็มเอฟ เอ็น | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | บทที่ 1 | บทที่ 2 | วี | วีเอช | วีวี | เอสดี | เอสบี | 718 | ||
| เอ็ม3 | 5.03 | 4030 | 4280 | 4330 | 4030 | 4530 | 4530 | 4530 | 5040 | 6190 |
| เอ็ม39 | 976 | 780700 | 829400 | 839200 | 780700 | 878200 | 878200 | 878200 | 975800 | 1200200 |
เอฟม.ฟ.,นาที = เอs,nom × อาร์ม.ฟ.,นาทีค่าต่างๆ ถูกปัดเศษตามมาตรฐาน
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ตัวยึดทนต่อแรงดึงได้โดยไม่เสียรูปมากเกินไป ตัวอย่างเช่น ค่า R สูงเอ็มเอฟ เหล็กกล้าไร้สนิม 718 เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงสูง ระดับความแข็งที่เหมาะสมช่วยป้องกันการเปราะแตกง่าย ในขณะเดียวกันก็รักษาความแข็งแรงเอาไว้ได้
ถั่ว
คุณสมบัติทางกลของน็อตจะระบุไว้ในลักษณะเดียวกัน โดยเน้นที่แรงรับน้ำหนักสูงสุดและความแข็งแรงในการคลายเกลียวที่อุณหภูมิสูง คุณสมบัติของน็อตต้องตรงกับคุณสมบัติของสลักเกลียวเพื่อหลีกเลี่ยงจุดอ่อนในชิ้นส่วนประกอบ
วิธีการทดสอบ
การทดสอบตามบทที่ 9 ประกอบด้วยการทดสอบแรงดึงสำหรับ Rเอ็มเอฟ และ อาร์พีเอฟรวมถึงการวัดความแข็งและการประเมินที่อุณหภูมิสูงตามบทที่ 10 สำหรับการคืบและการคลายตัว วิธีการเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการประเมินคุณสมบัติภายใต้สภาวะจำลองมีความแม่นยำ
คำถามที่พบบ่อย
ควรใช้วิธีอบชุบความร้อนแบบใดสำหรับชิ้นส่วนยึดที่ทำจากโลหะผสม 718?
การอบชุบด้วยสารละลายที่อุณหภูมิ 940~1010°C ตามด้วยการเพิ่มความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนสองขั้นตอน: 710~730°C เป็นเวลา ≥8 ชั่วโมง จากนั้น 610~630°C เป็นเวลา ≥18 ชั่วโมง วิธีนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานต่อการคืบตัว
วิธีป้องกันการสึกหรอจากการเสียดสีในชิ้นส่วนยึดสแตนเลส?
ใช้สารหล่อลื่นหรือสารเคลือบ ควบคุมความเร็วในการขัน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเกลียวเรียบสนิท ระบุด้วยตัวอักษร “Lu” สำหรับรุ่นที่ใช้สารหล่อลื่น
อุณหภูมิใช้งานสูงสุดสำหรับเหล็กกล้าเกรดมาร์เทนซิติกคือเท่าไร?
CH0 และ CH1: 400°C; CH2: 450°C; V, VH, VW: 600°C การใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่านี้อาจทำให้คุณสมบัติของวัสดุเสื่อมลง
สามารถใช้รหัสวัสดุที่แตกต่างกันสำหรับสลักเกลียวและน็อตได้หรือไม่?
ใช่ ตามตารางที่ 5 แต่ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญเพื่อประเมินความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนและการเสียดสี
เหตุใดจึงแนะนำให้ใช้การหลอมครั้งที่สองสำหรับโลหะผสม SD และโลหะผสมนิกเกล?
ช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์และความเป็นเนื้อเดียวกัน เสริมสร้างคุณสมบัติทางกล และเพิ่มความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง
พื้นที่ความเค้นระบุ A คืออะไรs,nom คำนวณแล้ว?
โดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว d2 และเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก d3ตามข้อ 9.1.5 สำหรับการคำนวณภาระ
