Giới thiệu về Tiêu chuẩn GB/T 3098.24-2020
Tiêu chuẩn GB/T 3098.24-2020 quy định các đặc tính cơ học của bu lông, vít, đinh tán và đai ốc làm từ thép không gỉ và hợp kim niken dùng cho môi trường nhiệt độ cao. Tiêu chuẩn này là một phần của bộ tiêu chuẩn GB/T 3098 rộng hơn về các loại ốc vít và tập trung vào các vật liệu duy trì tính toàn vẹn cấu trúc dưới nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong ngành hàng không vũ trụ, sản xuất điện và hóa dầu. Nó đảm bảo rằng các loại ốc vít này thể hiện hiệu suất đáng tin cậy về độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn khi tiếp xúc với nhiệt độ vượt quá điều kiện môi trường xung quanh.
Tiêu chuẩn này phân loại vật liệu thành thép không gỉ mactenxit, thép không gỉ austenit tôi cứng bằng kết tủa và hợp kim niken, mỗi loại được thiết kế riêng cho các ứng dụng nhiệt độ cao cụ thể. Các khía cạnh chính bao gồm giới hạn thành phần hóa học, chế độ xử lý nhiệt, yêu cầu kiểm tra cơ học và hướng dẫn ghép nối bu lông với đai ốc để ngăn ngừa các vấn đề như kẹt hoặc ăn mòn. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này rất quan trọng đối với các kỹ sư và nhà sản xuất để lựa chọn các loại ốc vít phù hợp có khả năng chịu được ứng suất nhiệt, oxy hóa và biến dạng dẻo mà không ảnh hưởng đến an toàn hoặc chức năng.
Trên thực tế, tiêu chuẩn này phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 3506, cung cấp khuôn khổ đảm bảo chất lượng trong sản xuất ốc vít. Tiêu chuẩn này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn vật liệu dựa trên môi trường hoạt động, trong đó các yếu tố như khả năng chống biến dạng dẻo và giãn nở nhiệt đóng vai trò then chốt. Ví dụ, hợp kim niken như hợp kim 718 được ưa chuộng vì độ bền cao ở nhiệt độ cao, trong khi các loại hợp kim mactenxit cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí cho nhiệt độ trung bình. Tài liệu này cũng tham khảo các phụ lục về vật liệu tương đương trong nước và hướng dẫn lựa chọn thép không gỉ hoặc hợp kim niken theo tiêu chuẩn GB/T 3098.25.
Để hiểu được tiêu chuẩn này, cần có kiến thức về cơ học của các chi tiết lắp ghép, bao gồm cả hành vi ứng suất-biến dạng ở nhiệt độ cao. Tiêu chuẩn này yêu cầu thử nghiệm ở điều kiện môi trường xung quanh (10°C đến 35°C) nhưng khuyến nghị thêm các đánh giá ở nhiệt độ cao đối với các ứng dụng quan trọng. Điều này đảm bảo các chi tiết lắp ghép đáp ứng các tiêu chí tối thiểu về độ bền kéo, ứng suất chảy và độ giãn dài, ngăn ngừa hư hỏng trong quá trình sử dụng. Các nhà sản xuất phải tuân thủ các phương pháp xử lý nhiệt được quy định để đạt được cấu trúc vi mô mong muốn, chẳng hạn như mactenxit để tăng độ cứng hoặc austenit để tăng độ dẻo. Nhìn chung, GB/T 3098.24-2020 thúc đẩy độ tin cậy trong các hệ thống lắp ghép chịu nhiệt độ cao, giảm thiểu rủi ro liên quan đến sự xuống cấp vật liệu theo thời gian.
Hơn nữa, tiêu chuẩn này đề cập đến các phương pháp xử lý bề mặt để giảm thiểu hiện tượng kẹt dính, một vấn đề thường gặp với thép không gỉ và hợp kim niken do độ dẫn nhiệt thấp và hệ số ma sát cao. Việc bôi trơn được khuyến nghị để đạt được mối quan hệ mô-men xoắn-lực căng ổn định, nâng cao hiệu quả lắp ráp. Bằng cách tối ưu hóa thành phần hóa học và quy trình chế tạo, tiêu chuẩn này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các chi tiết lắp ghép hoạt động tốt trong điều kiện khắc nghiệt, góp phần vào những tiến bộ trong thiết kế kỹ thuật và khoa học vật liệu.
Ký hiệu và tên gọi
Các ký hiệu sau đây áp dụng cho tài liệu này, cung cấp định nghĩa chính xác cho các thông số cơ học và kích thước cần thiết để đánh giá hiệu suất của chi tiết lắp ghép. Những ký hiệu này đảm bảo tính nhất quán trong thử nghiệm và lập đặc tả kỹ thuật, cho phép các kỹ sư đánh giá chính xác các đặc tính như độ bền và độ giãn dài dưới tải trọng.
- MỘT: Độ giãn dài thực tế sau khi gãy của chốt buộc, tính bằng milimét (mm).
- MỘTs,nom: Diện tích mặt cắt ngang của ren chịu ứng suất danh nghĩa, tính bằng milimét vuông (mm²).
- MỘTT: Độ giãn dài thực tế ở nhiệt độ cao sau khi gãy của chi tiết lắp ghép, tính bằng milimét (mm).
- bChiều dài ren, tính bằng milimét (mm).
- DĐường kính danh nghĩa của ren trong, tính bằng milimét (mm).
- D2Đường kính bước ren cơ bản của ren trong, tính bằng milimét (mm).
- dĐường kính danh nghĩa của ren ngoài, tính bằng milimét (mm).
- dhĐường kính lỗ trên thiết bị thử độ bền kéo hoặc thiết bị thử tải chịu lực đai ốc cho các chi tiết lắp ghép có ren ngoài, tính bằng milimét (mm).
- dSĐường kính trục không tính phần ren, tính bằng milimét (mm).
- d1Đường kính nhỏ cơ bản của ren ngoài, tính bằng milimét (mm).
- d2Đường kính bước ren cơ bản của ren ngoài, tính bằng milimét (mm).
- d3Đường kính nhỏ của ren ngoài (để tính diện tích chịu lực), tính bằng milimét (mm).
- Fmf: Lực kéo tối đa, tính bằng newton (N).
- Fmf,T: Tải trọng kéo tối đa ở nhiệt độ cao, tính bằng newton (N).
- Fn,T: Lực phá vỡ tối đa ở nhiệt độ cao đối với đai ốc, tính bằng Newton (N).
- FP: Tải trọng thử nghiệm của đai ốc, tính bằng Newton (N).
- Fpf: Lực thực tế tại độ giãn dẻo 0,2% của chốt, tính bằng newton (N).
- Fpf,T: Tải trọng thực tế ở nhiệt độ cao tại độ giãn dài dẻo 0,2% của chốt, tính bằng newton (N).
- H: Chiều cao ban đầu của tam giác ren, tính bằng milimét (mm).
- h: Độ dày của đai ốc thử tải, tính bằng milimét (mm).
- L0: Tổng chiều dài của chi tiết lắp ghép trước khi chịu tải, tính bằng milimét (mm).
- L1: Tổng chiều dài của chốt sau khi bị gãy, tính bằng milimét (mm).
- L2Chiều dài kẹp trước khi thử nghiệm kéo, tính bằng milimét (mm).
- l: Chiều dài danh nghĩa của ốc vít có ren ngoài, tính bằng milimét (mm).
- l1: Tổng chiều dài của đinh tán, tính bằng milimét (mm).
- lth: Chiều dài phần ren chưa ăn khớp trong dụng cụ thử nghiệm cho ốc vít, tính bằng milimét (mm).
- mChiều cao của đai ốc, tính bằng milimét (mm).
- P: Bước ren, tính bằng milimét (mm).
- Rmf: Cường độ kéo thực tế của ốc vít, tính bằng megapascal (MPa).
- Rmf,T: Độ bền kéo thực tế ở nhiệt độ cao của ốc vít, tính bằng megapascal (MPa).
- Rn,T: Độ bền kéo đứt tối đa ở nhiệt độ cao của đai ốc, tính bằng megapascal (MPa).
- Rpf: Ứng suất thực tế tại điểm giãn nở dẻo 0,2% của chi tiết lắp ghép, tính bằng megapascal (MPa).
- Rpf,T: Ứng suất nhiệt độ cao thực tế tại độ giãn dẻo 0,2% của chi tiết lắp ghép, tính bằng megapascal (MPa).
- SP: Ứng suất giới hạn, tính bằng megapascal (MPa).
Các ký hiệu này rất quan trọng đối với các phép tính trong thử nghiệm cơ học, chẳng hạn như xác định độ bền kéo (R).mf = Fmf / MỘTs,nom) và ứng suất chịu lực. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền đạt thông tin chính xác trong các thông số kỹ thuật thiết kế, đảm bảo các chi tiết lắp ghép được đánh giá nhất quán trong suốt các giai đoạn sản xuất và ứng dụng. Đối với các trường hợp nhiệt độ cao, các ký hiệu như Rmf,T và Fpf,T Cần lưu ý đến các hiệu ứng nhiệt ảnh hưởng đến tính chất vật liệu, chẳng hạn như giảm độ bền kéo do nhiệt độ cao. Việc sử dụng đúng các ký hiệu này giúp tránh hiểu sai, nâng cao độ an toàn trong các ứng dụng kỹ thuật.
Ngoài ra, việc hiểu các ký hiệu này giúp tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan, trong đó các thông số kích thước như d và P ảnh hưởng đến độ bền của ren và sự phân bố tải trọng. Ví dụ, vùng ứng suất danh nghĩa As,nom được tính toán bằng cách sử dụng các công thức liên quan đến d2 và d3Điều này rất quan trọng để dự đoán các kiểu hỏng hóc dưới tác động của lực căng.
Hệ thống đánh dấu
Tất cả các loại thép không gỉ và hợp kim niken được quy định trong phần này đều thuộc ba loại riêng biệt: thép không gỉ mactenxit (CH0, CH1, CH2, V, VH, VW), thép không gỉ austenit làm cứng bằng kết tủa (SD) và hợp kim niken (SB và 718). Hệ thống ký hiệu này cung cấp một phương pháp tiêu chuẩn hóa để xác định mác vật liệu, đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc và lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao.
Các mác thép mactenxit như CH0 (ví dụ: X20Cr13) được đánh dấu dựa trên khả năng tôi cứng thông qua xử lý nhiệt, mang lại độ bền tốt ở nhiệt độ vừa phải. Các ký hiệu V, VH và VW biểu thị các mức ứng suất chảy khác nhau, trong đó VH yêu cầu R.pf Độ bền kéo ≥ 700 MPa cho hiệu suất nâng cao. Ký hiệu SD kiểu Austenit biểu thị các hợp kim được làm cứng bằng kết tủa như X6NiCrTiMoVB25-15-2, nổi tiếng về khả năng chống ăn mòn và duy trì độ bền lên đến 650°C. Các hợp kim niken SB (NiCr20TiAl) và 718 (NiCr19NbMo) được đánh dấu vì khả năng chống rão vượt trội, lý tưởng cho nhiệt độ lần lượt lên đến 800°C và 700°C.
Việc đánh dấu đảm bảo tính tương thích trong các cụm lắp ráp, ngăn ngừa sự không khớp có thể dẫn đến hỏng hóc. Đối với các loại ốc vít được bôi trơn, ký hiệu “Lu” được thêm vào (ví dụ: SD Lu) để chỉ ra các phương pháp xử lý bề mặt nhằm giảm hiện tượng mài mòn. Hệ thống này phù hợp với các tiêu chuẩn ISO, tạo điều kiện thuận lợi cho thương mại toàn cầu và kiểm soát chất lượng trong sản xuất ốc vít.
Việc đánh dấu chi tiết bao gồm mã vật liệu, trạng thái xử lý nhiệt (ví dụ: +QT cho tôi và ram), và cấp hiệu suất, cho phép xác minh nhanh chóng trong quá trình kiểm tra. Đánh dấu đúng cách là điều cần thiết cho việc quản lý hàng tồn kho và tuân thủ quy định trong các ngành công nghiệp như sản xuất tuabin.
Vật liệu và quy trình
Thành phần hóa học
Bảng 1 đến 3 quy định giới hạn thành phần hóa học đối với thép không gỉ và hợp kim niken được sử dụng trong các loại ốc vít. Các giới hạn này được đánh giá theo các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan, với các tiêu chuẩn tương đương trong nước được trình bày trong Phụ lục A. Trừ khi có thỏa thuận khác, nhà sản xuất sẽ lựa chọn thành phần trong nhóm này.
Tiêu chuẩn GB/T 3098.25 đưa ra hướng dẫn lựa chọn hợp kim phù hợp. Thành phần được đưa ra dưới dạng phần trăm khối lượng (%), với giá trị tối đa trừ khi có ghi chú về phạm vi hoặc giá trị tối thiểu.
Bảng 1: Thành phần hóa học của thép không gỉ mactenxit dùng cho ốc vít
| Danh mục vật liệu | Mã số ốc vít | Vật liệu đạt tiêu chuẩn ISOMột | Thông tin tham khảob | Thành phần hóa học (phần trăm khối lượng)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mã số | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Sắt | Các yếu tố khác | |||
| Thép không gỉ Martensitic | CH0 | X20Cr13 | 4021-420-00-1 | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030c | 12.0~14.0 | / | / | Sự cân bằng | / |
| X20Cr13 | 1.4021* | 0.16~0.25 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030c | 12.0~14.0 | / | / | / | |||
| CH1 | X30Cr13 | 4028-420-00-1 | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030c | 12.0~14.0 | / | / | / | ||
| X30Cr13 | 1.4028* | 0.26~0.35 | 1 | 1.5 | 0.04 | 0.030c | 12.0~14.0 | / | / | / | |||
| CH2 | 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 | / | |||
| V/VHd | 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 | |||
| VW | 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 | |||||||||||||
| B:0.0015 | |||||||||||||
| Al:0.020 | |||||||||||||
| N:0,05~0,10 | |||||||||||||
Lưu ý: Các giá trị là giá trị tối đa trừ khi có chỉ định phạm vi hoặc giá trị tối thiểu. Một Theo tiêu chuẩn ISO/TS 4949. b * theo tiêu chuẩn EN 10088-3; *** theo tiêu chuẩn EN 10269; các tiêu chuẩn khác theo tiêu chuẩn ISO 15510. c Hàm lượng lưu huỳnh trong khoảng 0,015%~0,030% giúp cải thiện khả năng gia công. d V cho Rpf ≥600 MPa, VH cho ≥700 MPa.
Bảng 2: Thành phần hóa học của thép không gỉ Austenit tôi cứng bằng kết tủa dùng cho ốc vít
| Danh mục vật liệu | Mã số ốc vít | Vật liệu đạt tiêu chuẩn ISOMột | Thông tin tham khảob | Thành phần hóa học (phần trăm khối lượng)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Sắt | Các yếu tố khác | ||||
| Thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa Austenit | SDd | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | 4980-662-86-X | 0.08c | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.00~1.50 | 24.0~27.0 | Sự cân bằng | Ti: 1,90~2,35 |
| Al: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 | |||
| Al:0,35 | |||||||||||||
| V:0.10~0.50 | |||||||||||||
| B:0,001~0,010 | |||||||||||||
| X6NiCrTiMoVB25-15-2 | Hợp kim 660 S66286** | 0.08c | 1 | 2 | 0.04 | 0.03 | 13.5~16.0 | 1.00~1.50 | 24.0~27.0 | Ti: 1,90~2,35 | |||
| Al:0,35 | |||||||||||||
| V:0.10~0.50 | |||||||||||||
| B:0,001~0,010 | |||||||||||||
Lưu ý: Các giá trị là giá trị tối đa trừ khi có chỉ định phạm vi hoặc giá trị tối thiểu. Một Theo tiêu chuẩn ISO/TS 4949. b ** theo tiêu chuẩn UNS; *** theo tiêu chuẩn EN 10269; các tiêu chuẩn khác theo tiêu chuẩn ISO 15510. c Mức tối thiểu C dành cho các mục đích sử dụng đặc biệt. d Nên thực hiện quá trình nung chảy thứ cấp để đạt hiệu quả tốt hơn.
Bảng 3: Thành phần hóa học của hợp kim niken dùng cho ốc vít
| Danh mục vật liệu | Mã số ốc vít | Vật liệu đạt tiêu chuẩn ISOMột | Thông tin tham khảob | Thành phần hóa học (phần trăm khối lượng)/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Sắt | Các yếu tố khác | ||||
| Hợp kim Niken | SBd | NiCr20TiAl | Hợp kim 80A N07080** | 0.10c | 1 | 1 | 0.045 | 0.015 | 18.0~21.0 | / | Sự cân bằng | 3 | Ti:1,80~2,7 |
| Al: 1.0~1.8 | |||||||||||||
| Co:2.0 | |||||||||||||
| Cu:0,2 | |||||||||||||
| B:0.008 | |||||||||||||
| NiCr20TiAl | 2.4952*** | 0.04~0.10c | 1 | 1 | 0.02 | 0.015 | 18.0~21.0 | / | ≥65,0 | 1.5 | Ti:1,80~2,7 | ||
| Al: 1.0~1.8 | |||||||||||||
| Co:1.0 | |||||||||||||
| Cu:0,2 | |||||||||||||
| B:0.008 | |||||||||||||
| 718d | NiCr19NbMo | Hợp kim 718 N07718** | 0.08c | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.0~55.0 | Sự cân bằng | Nb:4.75~5.50 | |
| Ti:0,65~1,15 | |||||||||||||
| Al:0,2~0,8 | |||||||||||||
| Co:1.0 | |||||||||||||
| Cu:0,3 | |||||||||||||
| B:0.006 | |||||||||||||
| NiCr19NbMo | 2.4668** | 0.02~0.08c | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 17.0~21.0 | 2.80~3.30 | 50.0~55.0 | Nb:4.75~5.50 | |||
| Ti: 0,60~1,20 | |||||||||||||
| Al:0,3~0,7 | |||||||||||||
| Co:1.0 | |||||||||||||
| Cu:0,3 | |||||||||||||
| B:0,002~0,006 | |||||||||||||
Lưu ý: Các giá trị là giá trị tối đa trừ khi có chỉ định phạm vi hoặc giá trị tối thiểu. Một Theo tiêu chuẩn ISO/TS 4949. b ** theo tiêu chuẩn UNS; *** theo tiêu chuẩn EN 10269. c Mức tối thiểu C dành cho các mục đích sử dụng đặc biệt. d Nên thực hiện quá trình nung chảy thứ cấp để đạt hiệu quả tốt hơn.
Thành phần hóa học được thiết kế để tối ưu hóa các đặc tính như khả năng chống ăn mòn, độ bền và độ ổn định ở nhiệt độ cao. Ví dụ, hàm lượng Cr cao trong thép mactenxit giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa, trong khi Nb trong hợp kim 718 giúp ổn định chống lại hiện tượng rão. Việc kiểm soát chặt chẽ các nguyên tố như P và S giúp giảm thiểu hiện tượng giòn. Các nhà sản xuất phải xác minh thành phần thông qua phân tích quang phổ để đảm bảo tuân thủ, vì sự sai lệch có thể dẫn đến giảm hiệu suất trong quá trình sử dụng. Phần này nhấn mạnh tầm quan trọng của độ tinh khiết vật liệu đối với độ tin cậy lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao.
Xử lý nhiệt
Các chi tiết lắp ghép được sản xuất theo tiêu chuẩn này phải trải qua quá trình xử lý nhiệt để đạt được các tính chất cơ học như quy định trong Chương 7. Chế độ xử lý nhiệt được trình bày chi tiết trong Bảng 4, với nhiệt độ tôi tối thiểu cho thép mactenxit được lựa chọn tương ứng. Thời gian giữ nhiệt không được quy định sẽ do nhà sản xuất lựa chọn, có tính đến các tính chất yêu cầu và nhiệt độ sử dụng.
Quy trình sản xuất: Đối với SD, SB và 718, cần xử lý dung dịch (AT), tốt nhất là sau khi tạo hình. Đối với ren ngoài cường độ cao (R)mf Với áp suất ≥1100 MPa, quá trình xử lý nhiệt (AT) có thể được thực hiện trên nguyên liệu thô theo thỏa thuận. Đối với các chi tiết lắp ghép được tạo hình bằng phương pháp dập nguội hoặc rèn nóng, quá trình xử lý nhiệt diễn ra sau khi tạo hình. Đối với các chi tiết lắp ghép được gia công bằng máy, quá trình xử lý nhiệt có thể được thực hiện trên nguyên liệu thô hoặc thành phẩm, với việc tạo ren có thể được thực hiện trước hoặc sau khi xử lý.
Bảng 4: Chế độ xử lý nhiệt được khuyến nghị cho ốc vít
| Mã số ốc vít | Điều kiện xử lý nhiệt | Nhiệt độ làm nguội/xử lý dung dịch (và thời gian giữ) °C | Nhiệt độ tôi/làm cứng kết tủa (và thời gian giữ) °C |
|---|---|---|---|
| CH0 | +QT | 950~1050 | ≥450Một |
| CH1 | +QT | 950~1050 | ≥450Một |
| CH2 | +QT | 950~1050 | ≥450Một |
| V | +QT | 1020~1070 | ≥680 |
| VH | +QT | 1020~1070 | ≥660 |
| VW | +QT | 1100~1130 | ≥670 |
| SD | +AT+P | 970~990 (≥1 giờ) | 710~730 (≥16 giờ) |
| 890~910 (≥1 giờ) | |||
| SB | +AT+P | 1050~1080 | Bước 1: 840~860 (≥24 giờ) Bước 2: 690~710 (≥16 giờ) |
| 718 | +AT+P | 940~1010 | Bước 1: 710~730 (≥8 giờ) Bước 2: 610~630 (≥18 giờ) |
QT: Tôi và ram; AT: Xử lý dung dịch (ủ); P: Làm cứng bằng kết tủa. Một Tránh nhiệt độ từ 500°C đến 600°C để ngăn ngừa mất độ dẻo dai và ăn mòn giữa các hạt (xem Phụ lục B).
Xử lý nhiệt tối ưu hóa cấu trúc vi mô để đạt được các tính chất mong muốn, chẳng hạn như làm cứng thép mactenxit hoặc kết tủa các pha trong hợp kim niken để tăng độ bền. Xử lý không đúng cách có thể gây ra hiện tượng giòn hoặc giảm khả năng chống ăn mòn. Các nhà sản xuất phải theo dõi nhiệt độ và tốc độ làm nguội để đạt được các tính chất đồng nhất, và việc kiểm tra sau xử lý đảm bảo tuân thủ các quy định.
Hoàn thiện bề mặt
Trừ khi có quy định khác, các chi tiết lắp ghép phải được làm sạch và đánh bóng. Nên bôi trơn để ngăn ngừa hiện tượng kẹt ren trong quá trình lắp ráp, đặc biệt là dưới lực momen xoắn hoặc tốc độ cao. Các yếu tố làm tăng nguy cơ kẹt ren bao gồm hư hỏng ren và lực siết quá lớn.
Lưu ý 1: Các thông số như tốc độ siết chặt cao làm tăng nguy cơ mài mòn. Lưu ý 2: Không có tiêu chuẩn quốc gia nào quy định về khuyết tật bề mặt hoặc lực siết mô-men xoắn đối với các hợp kim này.
Các phương pháp xử lý bề mặt cung cấp mô-men xoắn và lực căng được kiểm soát, được đánh dấu bằng ký hiệu “Lu” (ví dụ: SD Lu). Các yêu cầu đặc biệt theo thỏa thuận.
Độ hoàn thiện bề mặt rất quan trọng đối với hiệu suất, giúp giảm ma sát và tăng khả năng chống ăn mòn. Đánh bóng loại bỏ oxit, trong khi bôi trơn đảm bảo tải trọng ban đầu ổn định. Trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao, lớp phủ phải chịu được sự xuống cấp do nhiệt.
Thiết kế ghép cặp bu lông và đai ốc
Bu lông, ốc vít, đinh tán và đai ốc phải được ghép cặp theo Bảng 5. Đai ốc phải phù hợp với các loại ốc vít có cùng mã số (ví dụ: bu lông CH0 với đai ốc CH0). Có thể sử dụng các vật liệu khác nhau nếu tham khảo ý kiến chuyên gia, có tính đến hiện tượng ăn mòn và kẹt.
Khi các chi tiết được kẹp có vật liệu khác với vật liệu của ốc vít, hãy sử dụng vật liệu cách ly để tránh ăn mòn điện hóa.
Bảng 5: Các tổ hợp bu lông, ốc vít, đinh tán và đai ốc
| Bu lông, ốc vít, đinh tán | Các loại hạt | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | CH1 | CH2 | V, VH, VW | SD | SB | 718 | |
| CH0 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| CH1 | ✓ | ✓ | Các tổ hợp có thể | ✓ | ✓ | ||
| CH2 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ||
| V, VH, VW | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||
| SD | ✓ | ✓ | ✓ | ||||
| SB | ✓ | ✓ | |||||
| 718 | ✓ | ||||||
Việc ghép cặp đảm bảo phân bổ tải và tính tương thích, giảm thiểu rủi ro như đứt dây. Tham khảo ý kiến chuyên gia là điều cần thiết đối với các cặp dây không tiêu chuẩn.
Khả năng chịu được môi trường nhiệt độ cao
Các vật liệu này phù hợp với môi trường mà độ bền rão quyết định kích thước và quá trình oxy hóa xảy ra ở nhiệt độ cao. SD, SB và 718 cũng có khả năng chống ăn mòn do độ ẩm.
Khả năng chống oxy hóa và đóng cặn đạt được thông qua quá trình hợp kim hóa, trong đó Cr tạo thành các oxit bảo vệ. Khả năng chống biến dạng dẻo là rất quan trọng đối với tải trọng lâu dài ở nhiệt độ cao.
Trong các ứng dụng như tua bin khí, những vật liệu này duy trì tính toàn vẹn dưới chu kỳ nhiệt, ngăn ngừa hư hỏng do mỏi hoặc giòn.
Nhiệt độ hoạt động của ốc vít
Các đặc tính trong Chương 7 được kiểm tra ở nhiệt độ 10°C~35°C. Sử dụng ở nhiệt độ cao sẽ làm giảm các đặc tính này. Nhiệt độ tối đa được khuyến nghị trong Bảng 6, nhưng có thể thấp hơn tùy thuộc vào điều kiện.
Đối với các ứng dụng cụ thể, hãy tiến hành các thử nghiệm kéo, rão hoặc giãn nở ở nhiệt độ cao theo Chương 10, mô phỏng các điều kiện lắp ráp.
Bảng 6: Nhiệt độ hoạt động tối đa được khuyến nghị cho ốc vít
| Mã số ốc vít | Nhiệt độ hoạt động tối đa °C |
|---|---|
| CH0 | 400 |
| CH1 | 400 |
| CH2 | 450 |
| V | 600 |
| VH | 600 |
| VW | 600 |
| SD | 650 |
| SB | 800 |
| 718 | 700 |
Các nhiệt độ này định hướng thiết kế, có tính đến các yếu tố như quá trình oxy hóa và biến dạng dẻo. Việc thử nghiệm đảm bảo hiệu suất trong điều kiện vận hành thực tế.
Tính chất cơ học của ốc vít
Bu lông, ốc vít và đinh tán
Khi được kiểm tra theo Chương 9, các đặc tính cơ học ở nhiệt độ môi trường phải đáp ứng Bảng 7-11, áp dụng trong quá trình sản xuất hoặc trên các sản phẩm hoàn thiện.
Bảng 7: Tính chất cơ học ở nhiệt độ môi trường của bu lông, ốc vít và đinh tán
| Mã số ốc vít | Độ bền kéo tối thiểu Rmf / MPa | Ứng suất tại 0,2% Độ giãn nở dẻo Rpf / MPa | Độ giãn dài tối thiểu sau khi gãy A / mm | Độ cứng HV (F≥98N) | Độ cứng HRC |
|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | 800 | 600 | 0,20 ngày | 250~320 | 22~32 |
| CH1 | 850 | 650 | 0,20 ngày | 270~380 | 26~39 |
| CH2 | 860 | 690 | 0,20 ngày | 260~320 | 25~32 |
| V | 800 | 600 | 0,20 ngày | 250~320 | 22~32 |
| VH | 900 | 700 | 0,20 ngày | 280~360 | 28~38 |
| VW | 900 | 750 | 0,20 ngày | 280~360 | 28~38 |
| SD | 900 | 600 | 0,25 ngày | 250~360 | 22~38 |
| SB | 1000 | 600 | 0,20 ngày | 320~410 | 32~42 |
| 718 | 1230 | 1030 | 0,20 ngày | 345~480 | 36~48 |
Bảng 8: Tải trọng kéo tối thiểu ở nhiệt độ môi trường – Sợi thô
| Kích thước ren d | Vùng ứng suất danh nghĩa As,nom mm² | Tải trọng kéo tối thiểu Fmf N | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH0 | CH1 | CH2 | V | VH | VW | SD | SB | 718 | ||
| M3 | 5.03 | 4030 | 4280 | 4330 | 4030 | 4530 | 4530 | 4530 | 5040 | 6190 |
| M39 | 976 | 780700 | 829400 | 839200 | 780700 | 878200 | 878200 | 878200 | 975800 | 1200200 |
Fmf, phút = As,nom × Rmf, phútCác giá trị được làm tròn theo tiêu chuẩn.
Những đặc tính này đảm bảo các chi tiết lắp ghép chịu được tải trọng kéo mà không bị biến dạng quá mức. Ví dụ, R caomf Trong dòng sản phẩm 718, độ cứng này đáp ứng các yêu cầu khắt khe. Các dải độ cứng khác nhau giúp ngăn ngừa hiện tượng giòn trong khi vẫn duy trì được độ bền.
Các loại hạt
Các đặc tính cơ học của đai ốc được quy định tương tự, tập trung vào tải trọng chịu lực và độ bền tháo rời ở nhiệt độ cao. Chúng phải phù hợp với các đặc tính của bu lông để tránh các điểm yếu trong các cụm lắp ráp.
Phương pháp thử nghiệm
Việc kiểm tra theo Chương 9 bao gồm các thử nghiệm kéo đối với R.mf và RpfCác phép đo độ cứng và đánh giá ở nhiệt độ cao theo Chương 10 về hiện tượng rão và giãn nở. Các phương pháp này đảm bảo đánh giá chính xác các đặc tính trong điều kiện mô phỏng.
Câu hỏi thường gặp
Phương pháp xử lý nhiệt nào được khuyến nghị cho các loại ốc vít làm từ hợp kim 718?
Xử lý dung dịch ở nhiệt độ 940~1010°C, tiếp theo là quá trình làm cứng kết tủa hai bước: 710~730°C trong ≥8 giờ, sau đó 610~630°C trong ≥18 giờ. Điều này giúp tăng cường độ bền và khả năng chống biến dạng dẻo.
Làm thế nào để ngăn ngừa hiện tượng kẹt cứng ở các ốc vít bằng thép không gỉ?
Bôi trơn hoặc phủ lớp bảo vệ, kiểm soát tốc độ siết chặt và đảm bảo bề mặt ren đạt tiêu chuẩn. Đánh dấu bằng chữ “Lu” cho các phiên bản đã được bôi trơn.
Nhiệt độ hoạt động tối đa của các loại thép mactenxit là bao nhiêu?
CH0 và CH1: 400°C; CH2: 450°C; V, VH, VW: 600°C. Vượt quá các nhiệt độ này có thể gây suy giảm chất lượng sản phẩm.
Có thể ghép các mã vật liệu khác nhau cho bu lông và đai ốc không?
Đúng vậy, theo Bảng 5, nhưng nên tham khảo ý kiến chuyên gia để đánh giá rủi ro ăn mòn và mài mòn.
Tại sao cần thực hiện quá trình nấu chảy thứ cấp đối với hợp kim SD và niken?
Nó cải thiện độ tinh khiết và tính đồng nhất, tăng cường các đặc tính cơ học và khả năng chống lại sự xuống cấp do nhiệt độ cao.
Diện tích chịu ứng suất danh nghĩa A là bao nhiêu?s,nom Đã tính toán?
Sử dụng các công thức liên quan đến đường kính bước răng d2 và đường kính nhỏ d3Theo mục 9.1.5 để tính toán tải trọng.
