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:
- 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。
- 扭矩计的最大误差应为最小失效扭矩的±1%。
- 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。
- 妥善固定标本,防止滑落。
- 记录发生断裂时的扭矩。
- 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 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|---|
| 比率 X | 0.84 | 0.815 | 0.79 | 0.75 |
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 | |||||
| 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | ||
| M1 | 0.25 | 0.033 | 0.036 | 0.04 | 0.045 |
| M1.2 | 0.25 | 0.075 | 0.082 | 0.092 | 0.1 |
| M1.4 | 0.3 | 0.12 | 0.13 | 0.14 | 0.16 |
| M1.6 | 0.35 | 0.16 | 0.18 | 0.2 | 0.22 |
| M2 | 0.4 | 0.37 | 0.4 | 0.45 | 0.5 |
| M2.5 | 0.45 | 0.82 | 0.9 | 1 | 1.1 |
| M3 | 0.5 | 1.5 | 1.7 | 1.9 | 2.1 |
| M3.5 | 0.6 | 2.4 | 2.7 | 3 | 3.3 |
| M4 | 0.7 | 3.6 | 3.9 | 4.4 | 4.9 |
| M5 | 0.8 | 7.6 | 8.3 | 9.3 | 10 |
| M6 | 1 | 13 | 14 | 16 | 17 |
| M7 | 1 | 23 | 25 | 28 | 31 |
| M8 | 1.25 | 33 | 36 | 40 | 44 |
| M8×1 | 1 | 38 | 42 | 46 | 52 |
| M10 | 1.5 | 66 | 72 | 81 | 90 |
| M10×1 | 1 | 84 | 92 | 102 | 114 |
| M10×1.25 | 1.25 | 75 | 82 | 91 | 102 |
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。