GB/T 3098.13标准的介绍

本标准规定了公称直径为 1 毫米至 10 毫米的螺栓和螺钉的扭矩试验和最小失效扭矩。它确保紧固件在扭转载荷下满足机械性能要求,这对于机械、汽车和建筑行业的应用至关重要。本标准参考了 ISO 898-7:1992,并适用于性能等级 8.8、9.8、10.9 和 12.9。

了解此标准有助于工程师选择合适的紧固件,防止因扭转强度不足而导致的失效。它概述了精确的测试方法,以验证螺栓和螺钉能否承受规定的扭矩而不过早断裂。

扭矩测试程序

原则

扭矩测试是将螺栓或螺钉夹在测试装置中,施加扭矩直至其断裂,并测量断裂扭矩。此方法用于评估紧固件的抗扭性能,确保其满足最低要求,且不会在达到规定值之前断裂。

  • 专注于纯扭转载荷,以分离剪切强度。
  • 对于验证材料完整性和制造质量至关重要。

设备

测试装置包括扭矩测试设备,如图所示(例如,标准中的图 1)。关键部件确保测量精度:

  1. 扭矩扳手或扭矩计的量程不超过试样最小失效扭矩的五倍。
  2. 扭矩计的最大误差应为最小失效扭矩的±1%。
  3. 使用夹具固定紧固件,避免产生可能影响结果的轴向载荷或摩擦。

在工业测试环境中,仪器的校准对于保持其可靠性至关重要。

测试条件

试验只能施加扭转力,数值见表2。试样在达到最小失效扭矩之前不得断裂。为确保试验结果准确,应避免头部与螺纹部件之间产生摩擦。

  • 除非另有规定,否则通常适用环境温度条件。
  • 适用于螺纹公差为 6g、6f 和 6e 的紧固件。
  • 建议抽取多个样本以提高批次质量的统计置信度。

程序

将螺栓或螺钉插入夹具,至少要确保两圈螺纹完全啮合,夹具与螺钉头之间至少留出一个螺纹直径的距离。持续稳定地施加扭矩,直至螺栓或螺钉失效。

  1. 妥善固定标本,防止滑落。
  2. 记录发生断裂时的扭矩。
  3. 检查断裂面是否存在夹杂物或热处理不当等缺陷。

该方法可提供可重复的结果,指导生产中的质量控制。

最小失效扭矩

最小失效扭矩(M)B 分钟) 的计算公式为:

MB 分钟 = τB 分钟 × WP 分钟

在哪里:

  • WP 分钟 = π/16 × d1分钟3 (扭转截面模量)
  • τB 分钟 = X × σb 分钟 (最小扭转强度)
  • d1分钟外螺纹的最小小径
  • σb 分钟最小抗拉强度
  • X:强度比(来自表1)

该计算确保紧固件能够安全地承受设计载荷,并考虑了材料特性和几何形状。

强度比 X

财产类别8.89.810.912.9
比率 X0.840.8150.790.75

这些比率根据拉伸性能调整扭转强度,确保保守的设计值。

最小失效扭矩值

螺纹标识螺距(毫米)最小失效扭矩 MB 分钟 (牛·米)
财产类别
8.89.810.912.9
M10.250.0330.0360.040.045
M1.20.250.0750.0820.0920.1
M1.40.30.120.130.140.16
M1.60.350.160.180.20.22
M20.40.370.40.450.5
M2.50.450.820.911.1
M30.51.51.71.92.1
M3.50.62.42.733.3
M40.73.63.94.44.9
M50.87.68.39.310
M6113141617
M7123252831
M81.2533364044
M8×1138424652
M101.566728190
M10×118492102114
M10×1.251.25758291102

注:这些数值适用于公差为 6g、6f 和 6e 的螺纹。这些数值可确保组件安装时的安全扭矩。

常问问题

GB/T 3098.13 中扭矩试验的目的是什么?

该测试验证小直径螺栓和螺钉的抗扭强度,确保它们在规定的载荷下不会失效。对于电子产品和精密机械等高应力应用领域的质量保证而言,这项测试至关重要。

如何为我的紧固件选择合适的属性类别?

根据所需的拉伸强度和扭转强度进行选择。例如,12.9 级钢材具有更高的强度值,但需要小心操作以避免氢脆。请参考应用载荷和环境因素。

如果测得的扭矩低于最小失效扭矩怎么办?

这表明可能存在材料缺陷或制造问题。应拒收该批次产品并调查原因,例如热处理不当或螺纹几何形状偏差。

该标准是否适用于直径大于 10 毫米的紧固件?

不,GB/T 3098.13 仅适用于直径 1-10 毫米的工件。对于更大尺寸,请参考 GB/T 3098 的其他部分或 ISO 同等标准,例如 ISO 898-1。

摩擦力如何影响扭矩测试结果?

头部与螺纹之间的摩擦会使测量扭矩值偏高,导致评估不准确。为确保数据可靠,应尽量减少夹具造成的此类干扰。

强度比 X 在计算中起什么作用?

X 值将扭转剪切强度与抗拉强度关联起来,从而提供了一个安全系数。等级越高,X 值越低,表明脆性越大,因此应采用保守设计。