Třídy pevnosti spojovacích prvků | Roskrepež
Spojovací prvky, jako jsou šrouby, šrouby, svorníky a matice, se liší nejen typy a velikostmi, ale také svou nosností. To znamená, že dva šrouby stejné velikosti se stejným závitem mohou mít různé pevnosti.
Co je tedy „třída síly“ a co znamená?
Systém zápisu
Silových tříd je pouze jedenáct. Jsou označeny dvěma čísly oddělenými tečkou:
3.6 4.6 4.85.65.8 6.66.8 8.8
Šrouby, svorníky a šrouby jsou vyrobeny z různých uhlíkových ocelí. V závislosti na jakosti oceli se získá určitá pevnostní třída. I když někdy je možné vyrobit spojovací prvky různých pevnostních tříd ze stejné třídy oceli, s použitím různých metod zpracování obrobku nebo dodatečného tepelného zpracování – kalení.
Například z Steel 35 je možné vyrábět spojovací prvky více pevnostních tříd: pevnostní třídu 5.6 získáme soustružením na soustruhu a frézce: třídy 6.6 a 6.8 získáme výrobou metodou objemového ražení na lisu; a třída 8.8 – pokud jsou šrouby získané uvedenými metodami podrobeny tepelnému zpracování – kalení. Spojovací prvky pevnostní třídy 8.8 a vyšší se získávají až po tepelném zpracování výrobku.
První číslice (před tečkou) odráží maximální zatížení, při kterém se šroub (nebo čep) zlomí. Číslo udává 1/100 jmenovité pevnosti v tahu – to je pevnost v tahu, měřeno v MPa (megapascalech) nebo N/mm² (newtonech na čtvereční milimetr). Také první číslice označení třídy pevnosti udává ≈1/10 jmenovité pevnosti v tahu, pokud je pevnost v tahu měřena v kgf/mm² (kilogram síly na čtvereční milimetr). Tito. Chcete-li určit pevnost v tahu v megapascalech, musíte vynásobit první číslici 100, v kilogramech/mm2 – vynásobit 10.
Druhá číslice hovoří o zatížení, při kterém se šroub nevratně deformuje (závitová část se protáhne nebo se závity ohýbají) – toto mez kluzu. Číslo představuje 1/10 poměru meze kluzu k pevnosti v tahu. Pro trn třídy pevnosti 10.9 tedy druhé číslo znamená, že minimální mez kluzu trnu bude rovna 90 % hodnoty pevnosti v tahu, to znamená, že se bude rovnat: (10 × 100) × ( 9 × 0,1) = 1000 × 0,9 = 900 MPa (nebo N/mm²; nebo ≈90 kgf/mm²). Chcete-li jednoduše vypočítat mez kluzu, musíte vynásobit čísla třídy pevnosti a vynásobit výsledek 10. Tito. pro pevnostní třídu 8,8 dostaneme 8x8x10 = 640 MPa (nebo 64 kgf/mm2).
Mez kluzu je velikost zatížení, při překročení dochází k nevratné deformaci nebo ohybu.
Zkuste si například ručně ohnout běžnou ocelovou vidličku nebo kus kovového drátu. Jakmile se začne deformovat, znamená to, že jste překročili mez kluzu materiálu nebo mez pružnosti v ohybu. Jelikož se vidlice nezlomila, ale pouze ohnula, je její pevnost v tahu větší než mez kluzu. Naopak nůž se při určité síle s největší pravděpodobností zlomí. Jeho pevnost v tahu se rovná jeho meze kluzu. V tomto případě se říká, že nože jsou „křehké“.
To znamená, že pro porovnání šroubů z hlediska pevnosti v tahu se musíte podívat na číslo před tečkou a pro porovnání z hlediska pevnosti v tahu/zborcení se musíte podívat na součin dvou čísel.
Hodnota meze kluzu je maximální dovolené pracovní zatížení šroubu, šroubu nebo svorníku před vznikem trvalé deformace. Při výpočtu zatížení na šrouby, šrouby nebo svorníky se používá 1/2 nebo 1/3 meze kluzu, to znamená s dvojnásobnou nebo trojnásobnou bezpečnostní rezervou.
Vše výše uvedené platí pro šrouby, šrouby a svorníky. Matice mají pouze sedm pevnostních tříd, které jsou označeny jedním číslem: 4 5 6 8 9 10 12. Toto číslo udává 1/100 pevnosti v tahu šroubu, se kterým musí být matice spárována v závitovém spojení. Tato kombinace šroubu a matice se nazývá doporučená a umožňuje rovnoměrně rozložit zatížení v závitovém spojení.
Například matice pevnostní třídy 8 musí být namontována se šroubem, jehož pevnost v tahu není menší než:
8 x 100 = 800 MPa (nebo 800 N/mm²; nebo ≈80 kgf/mm²)
Proto lze použít šrouby pevnostní třídy 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 – optimální pár by byl svorník pevnostní třídy 8.8.
Pravidlem pro výběr matic pro šrouby je zachovat integritu závitů matice našroubované na šroub při zkušebním zkušebním zatížení – jednoduše řečeno, během zkoušení by matice neměla být „utržena“ zkušebním zatížením. vybraný šroub.
Typicky lze matice vyšších pevnostních tříd nahradit maticemi nižších pevnostních tříd. Tato výměna se doporučuje pro spoje „šroub + matice“, u kterých bude napětí vyšší než mez kluzu nebo napětí od zkušebního zatížení šroubu.
Použití označení tříd pevnosti na spojovací prvky
- Šestihranné šrouby;
- Šrouby s válcovou hlavou a vnitřním šestihranem;
- sponky do vlasů;
- Ořechy.
Značení šroubů a šroubů
Nejčastěji jsou šrouby označeny na koncové ploše hlavy pod značkou výrobce. Čísla mohou být konvexní nebo hluboká. Někdy mezi čísly není tečka, například 10.9 se zapíše jako 109. Pokud je označení podtrženo (takto: 10.9 nebo 109 ), to znamená, že šroub je vyroben z nízkouhlíkové martenzitické oceli. Některé továrny označují šrouby speciálními symboly – tečkou a pomlčkou (označení číselníku). Bod slouží jako vodítko a nachází se na 12. hodině a poloha jednoduché nebo dvojité čárky označuje třídu pevnosti: Pokud není žádné označení, má šroub třídu pevnosti 6.8 nebo nižší.
Stud značení
Svorníky jsou zpravidla na konci označeny speciálním hloubkovým znakem, který odpovídá třídě pevnosti:
Znak ● + ■ ▲
Třída pevnosti 8.8 9.8 10.9 12.9
Označení matic
Matice jsou obvykle označeny na konci, podobně jako šrouby a šrouby.
Upozorňujeme, že tento článek slouží pouze pro informační účely a není oficiálním informačním dokumentem. Podrobnější a přesnější informace lze získat z následujících norem:
GOST 1759.0-87 Šrouby, šrouby, svorníky a matice. Technické podmínky.
GOST 1759.4-87 Šrouby, šrouby a svorníky. Mechanické vlastnosti a zkušební metody.
GOST R 52628-2006 Matice. Mechanické vlastnosti a zkušební metody.
Při výběru spojovacího materiálu se můžete setkat s kombinacemi čísel: 4,6, 8,8, 10,9 atd. Zároveň se zdá, že neexistují žádné vnější rozdíly, stejná velikost a název, liší se pouze čísla vyražená na šroubech nebo maticích nebo použitá na obalu. Pochopení těchto symbolů je velmi důležité pro jejich správné použití. Co tedy tato čísla znamenají? Každý spojovací prvek je navržen pro specifické dynamické, hmotnostní nebo vibrační zatížení. Jednou z nejdůležitějších vlastností spojovacích prostředků je pevnostní třída, která určuje schopnost odolávat tahovému zatížení a mez kluzu materiálu. U připojení s nízkou zátěží a při každodenních úkolech není třída pevnosti zvlášť důležitá. U kritických konstrukcí, mostů, jeřábů a průmyslových zařízení je však důležité, aby spojovací prvky splňovaly nezbytné požadavky na pevnost. Tato čísla udávají třídu pevnosti.
Vysvětlení označení
Třída pevnosti šroubů, svorníků a matic podle GOST 1759.4-87 je označena dvěma čísly oddělenými tečkou. Například 5.6, 8.8, 10.9, 12.9 atd. V souladu s tím, čím vyšší hodnota, tím pevnější je spojovací prvek a tím větší zatížení může odolat.
- První číslice označuje jmenovitá pevnost materiálu v tahu spojovacích prvků, vyjádřeno v N/mm2 a děleno 100. Jinými slovy, toto je limit zatížení, při jehož překročení se výrobek zbortí. To platí pro všechny typy nárazů, natahování, ohýbání a kroucení.
- Druhá číslice za tečkou označuje mez kluzu — tedy zatížení, při kterém je materiál nevratně deformován (stlačen nebo natažen). Při zatížení se materiál natahuje kvůli zvětšení vzdálenosti mezi atomy. Pokud je zatížení příliš velké, atomové vazby kovu se začnou rozpadat a nevrátí se do původního tvaru.
Jak vypočítat pevnost v tahu?
Pamatujeme si, že pevnost v tahu je první číslicí třídy pevnosti. Vynásobte to 100. Výsledkem je počet Newtonů na čtvereční milimetr neboli N/mm².
Příklad výpočtu:
Třída síly 4.6
4 x 100 = 400 N/mm²
Jak vypočítat mez kluzu?
Snadno se také spočítá mez kluzu, tedy číslo za tečkou. Zde jednoduše vynásobíme obě čísla dohromady, abychom dostali číslo pevnostní třídy a tuto hodnotu vynásobíme 10. Jednotka měření je opět stejná, a to Newton na čtvereční milimetr.
Příklad výpočtu:
Třída síly 5.8
5 x 8 x 10 = 400 N/mm²
Vliv materiálu na pevnostní třídu
Třída pevnosti spojovacích prvků přímo závisí na materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, a na způsobu zpracování kovu. Vezměme si jako příklad ocel třídy St45 pro výrobu šroubů. Tato třída oceli obsahuje chrom a uhlík, díky čemuž je pevnější a odolnější proti opotřebení než oceli s nízkým obsahem uhlíku. Z oceli 45 je možné bez dodatečného zpracování vyrobit spojovací prvky pevnostní třídy cca 6.6 a 8.8. Pokud však tuto ocel podrobíme tepelnému kalení a následnému popouštění, můžeme výrazně zlepšit její pevnostní charakteristiky. V důsledku takového zpracování získáte spojovací materiál s třídou pevnosti 9.8 nebo dokonce 10.9. Tedy stejný zdrojový materiál v kombinaci s tepelným zpracováním bude mít různé pevnostní charakteristiky.
Šrouby se vyrábějí ve třech pevnostních třídách:
- Nízká pevnost (označení do 6,6) – používají se uhlíkové oceli St10 a St20. Tyto šrouby jsou určeny pro spoje, které nejsou vystaveny významnému zatížení.
- Průměrná síla (od 6,6 do 8,8) — pro výrobu odolných šroubů se používá ocel St35 s obsahem uhlíku do 1,4 % a přísadami (mangan, chrom nebo bor). Používají se v kritických strukturách.
- Vysoká pevnost (od 8,8 a výše) – v tomto případě se používají legované a středně uhlíkaté kalené oceli, např. 40X, 35X, 40XNMA, 20G2R, 35XGSA, 38XA. Tyto šrouby jsou vhodné pro prefabrikované konstrukce.
Níže je uvedena tabulka shody mezi třídami pevnosti a charakteristikami: odolnost, mez kluzu, jakož i materiály a jejich vlastnosti:
| Třída pevnosti | Jmenovitý odpor (N/mm²) | Mez kluzu (MPa) | Tvrdost podle Vickerse, HV | ocel | Vlastnosti |
|---|---|---|---|---|---|
| 3.6 | 300-330 | 180 – 190 | 95 – 250 | St3kp, St3sp, St5kp, St5sp | Nelegovaná ocel, bez dodatečného kalení |
| 4.6 | 400 | 240 | 120 – 250 | St5kp, St.10 | Uhlíková ocel (uhlík méně než 0,55 %) |
| 4.8 | 400-420 | 320-340 | 130 – 250 | St.10, St.10kp | Uhlíková ocel (uhlík méně než 0,55 %) |
| 5.6 | 500 | 300 | 155 – 250 | čl. 35 | Ocel bez popouštění (uhlík více než 0,15%) |
| 5.8 | 500-520 | 400-420 | 160 – 250 | St.10, St.10kp, St.20, St.20kp | Ocel bez popouštění (uhlík více než 0,15%) |
| 6.6 | 600 | 360-480 | 190 – 250 | čl. 35, čl. 45 | Uhlíková ocel bez přídavných přísad |
| 6.8 | 600-620 | 640 | 190 – 250 | čl. 20, čl. 20kp, čl. 35 | Uhlíková ocel bez přídavných přísad |
| 8.8 | 800-830 | 640-660 | 250 – 335 | Art.35, Art.45, Art.35Х, Art.38ХА, Art.20G2R | Ocel s přídavnými složkami (chrom, mangan, bor), která je po kalení popuštěna při teplotě vyšší než 400 stupňů |
| 9.8 | 900 | 720 | 290 – 360 | Art.35, Art.35Х, Art.45, Art.38ХА, Art.40Х, Art.30ХGSA, Art.35ХGSA, Art.20G2R | Téměř se neliší od třídy 8,8, má zvýšený index pevnosti |
| 10.9 | 1000 | 900-940 | 320 – 380 | St.35Х, St.38ХА, S.45, St.45G, St.40G2, St.40Х, St.40Х Select, St.30ХGSA, St.35ХGSA | Ocel s přísadami, která je zušlechtěna v rozsahu teplot od 340 do 425 stupňů |
| 12.9 | 1200 | 1080-1100 | 385 – 435 | Art.30KhGSA, Art.35KhGSA, Art.40HNMA | Legovaná ocel s minimálním obsahem fosforu a síry |
| 14.9 | 1400 | 1260 | 390 и выше | 40ХН2МА | Konstrukční vysoce legovaná ocel, obsah uhlíku nepřesahuje 0,44 % |
Třída pevnosti matice
Na rozdíl od šroubů a svorníků mají matice pevnostní třídu označenou pouze jedním číslem. Celkem mají matice 7 pevnostních tříd: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, které udávají pevnostní třídu šroubů, se kterými má být matice spárována. Například matice třídy 5.6 je vhodná pro šroub třídy 5. Pokud není možné vybrat matici stejné třídy, je lepší použít matici s nižší pevnostní třídou než šroub a ne naopak. Volba silnější matice je oprávněná, pokud zatížení překračuje mez kluzu materiálu.
Tabulka pevnostních tříd matic, průměrů závitů a odpovídajících protilehlých šroubů.
| Třída pevnosti matice | Průměr závitu | Protilehlé šrouby (třída pevnosti) |
|---|---|---|
| 4 | více než M16 | 3.6, 4.6; 4.8 |
| 5 | menší nebo rovno M16 | 3.6, 4.6; 4.8 |
| 5 | menší nebo rovno M48 | 5.6; 5.8 |
| 6 | menší nebo rovno M48 | 6.8 |
| 8 | menší nebo rovno M48 | 8.8 |
| 9 | menší nebo rovno M48 | 8.8 |
| 9 | větší než M16 a menší nebo rovno M48 | 9.8 |
| 10 | menší nebo rovno M48 | 10.9 |
| 12 | menší nebo rovno M48 | 12.9 |
Jak jsou produkty označeny
Podle GOST ISO 898-1-2014 je třída pevnosti pro ruské metrické spojovací prvky, včetně šroubů, šroubů a svorníků, označena pomocí číselných označení. Označení platí pouze pro šrouby se šestihrannou hlavou, šrouby s válcovou hlavou, svorníky a matice.
Čísla se aplikují na horní plochu hlavy, ale existuje také možnost je aplikovat na stranu. Symboly mohou být vyvýšené nad povrch materiálu nebo zapuštěné. Použití tečky v označení pevnostní třídy je volitelné. Například místo 10.8 může být číslo 108. Pokud hardware není označen, pak je jeho pevnostní třída nižší než 6.8. Číselné značení se aplikuje pouze na spojovací prvky o průměru 5 mm a více.
U spojovacích prvků s malým průměrem se místo čísel používá číselníkový systém značení: kde tečka je 12 hodin a jeden nebo dvojitý tah minutové ručičky označuje třídu pevnosti.
Níže je uvedena korespondence mezi číselníkem a systémy digitálního značení:
| Třída pevnosti | 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 |
| Symbol označení | ||||
| Třída pevnosti | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 |
| Symbol označení | ||||
| Třída pevnosti | 10.9 | 10.9 | 12.9 | |
| Symbol označení | ||||
*1 — kontrolní značka (odpovídající 12. hodině) je označena ochrannou známkou výrobce nebo tečkou
*2 — třída pevnosti je označena pomlčkou/dvojitou pomlčkou a třída pevnosti 12.9 je označena tečkou
Matice jsou označeny stejným způsobem jako šrouby a šrouby – na konci.
Čepy jsou na konci označeny jedním ze speciálních znaků. Pokud není závit aplikován na celou plochu čepu, digitální kód se aplikuje na jeho hladkou část.
| Třída pevnosti | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
| Symbol označení | ◯ | ✚ | ◻︎ | △ |