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 8.8 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。