Třídy pevnosti spojovacích prostředků z nerezové oceli – článek PZKI

Spolehlivost závitových spojů závisí především na schopnosti zachovat jejich výkonnostní charakteristiky (návrhové zatížení) pod vlivem prostředí (včetně nepříznivých podmínek). Proto se v projektech při provádění výpočtů používá parametr spojovacího prvku, jako je pevnost. Hardware vyrobený z běžné a austenitické nerezové oceli má zároveň své vlastní požadavky: v druhém případě jsou regulovány GOST R ISO 3506-1-2009.

Slitinová struktura

Spojovací materiál z nerezové oceli má extrémně nízký obsah uhlíku – méně než 0,1 %. Legujících komponent je mnohem více. Například množství chrómu dosahuje 15 procent nebo více. Pro zlepšení tažnosti se přidává nikl (od 8 %). Obsahuje také měď, síru, fosfor, mangan a křemík. Pro výrobu nerezových spojovacích prvků v Ruské federaci se používají kyselinovzdorné slitiny 12H18N9Т (třída oceli A2), 10H17N14M2Т (A4).

Stručná charakteristika materiálu:

1. A2. Nejběžnější slitina: dobře se svařuje a je netoxická. Po mechanickém zpracování může vykazovat magnetické vlastnosti. Materiál nemění své vlastnosti v rozsahu teplot od minus 200 do plus 425 stupňů. Spojovací materiál z této slitiny je žádaný ve stavebnictví: například při stavbě odvětrávaných fasád, hliníkových vitrážových konstrukcí, v nástrojářství, chemickém průmyslu a strojírenství.
2. A4. Od předchozí značky se liší přítomností molybdenu (až 3%), který zvyšuje odolnost proti korozi a kyselinám. Tento typ oceli je zcela nemagnetický. Spojovací materiál A4 se nejčastěji používá při stavbě lodí. Rozsah provozních teplot: od -60 do +450 stupňů.

Silové třídy

Existují pouze tři třídy pevnosti a označují se podle GOST R ISO3506-1-2009 čísly 50, 70, 80. Níže je pevnost v tahu (v závorce je maximální mez kluzu) podle tříd pevnosti nerezových spojovacích prvků:

• 50: 500 N/sq. mm (210 N/mXNUMX);
• 70: 700 N/sq. mm (450 N/mXNUMX);
• 80: 800 N/sq. mm (600 N/mXNUMX).

Nejméně spolehlivá ocel je prvního typu, žíhaná. Nerezová ocel není kalená, největší pevnosti je dosaženo ve stavu opracovaném za studena. Jedná se o třídy 70 a 80.

Příklady značení

Pokud se jedná o šroub, pak se označení aplikuje na jeho hlavu poblíž značky výrobce. Čepy jsou určeny na konci (verze s plným závitem) nebo hladké části. V některých případech, například když je hardware příliš malý, se používají barevné značky. A2 má přiřazen zelený odstín, A4 červený odstín. Pokud není žádná barva, má se za to, že kování má průměrnou pevnostní třídu – 70. V označení je na prvním místě třída oceli, pak je uvedena klasifikační skupina:

• A2-50: třída měkké nerezové oceli s pevností v tahu do 500 N/sq. mm nebo 500 MPa;
• A2-70: nerezová ocel deformovaná za studena s charakteristikou spolehlivosti 700 MPa;
• A4-80: speciální slitina se zvýšenou pevností, jejíž hranice je 800 MPa.

Jak vypočítat zatížení

Znalost třídy pevnosti vám pomůže vybrat hardware s optimálními vlastnostmi. K tomu použijte vzorec (na příkladu šroubu M12 vyrobeného z oceli A2-70): Np0,2=AsxRp0,2=84,3×450=37935N. Zde:

• As – plocha průřezu šroubu je 84,3 m3506. mm (lze nalézt v GOST R ISO1 v tabulce AXNUMX);
• Rp: mez kluzu oceli.

Pro výpočet maximální povolené zátěže pro daný hardware vydělte výslednou hodnotu 20. Výsledkem je 1896 kg. Toto je maximální povolené zatížení šroubu. Pokud chcete hrát na jistotu a být bezpečnější, vydělte 30.

Běžnému člověku se může zdát, že záhadná čísla na hlavách šroubů a matek nenesou žádnou užitečnou informaci. Ale ve skutečnosti jsou velmi důležité. Nesrozumitelnými znaky jsou označení technických vlastností hardwaru. Kromě toho poskytuje informace o tom, kdo je výrobcem produktu.

OZNAČENÍ TŘÍDY PEVNOSTI ŠROUBŮ

Po dlouhou dobu v naší zemi byl veškerý hardware vyráběn v souladu s GOST 22353-77, ale dnes již jeho pravidla nejsou relevantní. Všechny technické vlastnosti šroubů odpovídají GOST R 52644-2006. V popelnicích dědečkových balkonů, stejně jako ve skladech a dílnách se však stále nacházejí šrouby se starým značením. A někdy se vyskytují v průmyslovém měřítku. Řekněme si proto pár slov o sovětském GOST a o tom, co znamenala stará označení.

Je zastoupen ve dvou částech: písmena nahoře a číslice dole. Písmena označují značku továrny, kde byl hardware vyroben, například WT, Ch, L, OC, D a další. Obvykle následují čísla odrážející dočasnou odolnost hardwaru v MPa dělená deseti. Další jsou opět písmena, pomocí kterých můžeme určit úroveň odolnosti spojovacího prvku vůči agresivním podmínkám prostředí. Například HL by znamenalo, že šroub je určen pro chladné klima. Níže uvedená čísla označují tepelné číslo.

Někdy můžete na šroubech vidět šipku směřující proti směru hodinových ručiček. To znamená, že držíte hardware s levým závitem. Pokud je závit pravotočivý, pak označení jednoduše chybí.

MODERNÍ ZNAČENÍ ŠROUBŮ PODLE PEVNOSTI

Nový GOST se změnil jen málo jak v uspořádání symbolů, tak v jejich sémantickém významu. Nahoře ještě vidíme značku výrobce. Následuje plavací číslo.

Třída pevnosti kování je uvedena níže podle nové GOST. Zde také najdete písmeno S, které říká, že máme vysokopevnostní šroub s šestihrannou hlavou se zvětšenou velikostí. Zůstává i označení třídy odolnosti proti škodlivým atmosférickým vlivům. Přichází jako poslední.

OZNAČENÍ

Pokud nejste profesionální stavitel, neměli byste se ponořit do džungle klasifikace šroubů. Je důležité vědět, že jak již bylo zmíněno, čísla na hlavě šroubu označují pevnostní třídu. Obvykle se jedná o dvě čísla psaná s tečkou, například 3.6 nebo 10.9.

První číslo označuje zatížení závitového připojení, které hardware vydrží. Přesněji se jedná o setinu nominální hodnoty pevnosti v tahu kování. Měření se provádí v MPa.

Příklad: pokud na šroubu vidíte 8.8, znamená to, že pevnost šroubu v tahu bude 8×100 = 800 MPa.

Další obrázek udává poměr meze kluzu k pevnosti v tahu vynásobený deseti. Ze dvou čísel můžete vypočítat mez kluzu materiálu. K tomu se násobí navzájem a pak dalšími deseti.

Příklad: vrátíme se ke stejnému 8.8. 8×8 x 10 = 640 N/m.

Je důležité si uvědomit, že maximální pracovní zatížení šroubu je mez kluzu. Při výpočtu šroubového spoje pro dané zatížení použijte koeficient 0,5-0,6 z meze kluzu. Pokud má například šroub M14 pevnostní třídy 8.8 plochu průřezu asi jeden centimetr čtvereční a průměr těla asi 12 mm, pak jeho pevnost v tahu bude 8 tun, jeho mez kluzu bude 6,4 tuny, a jeho návrhové zatížení bude 6,4× 0,5 = 3,2 t.

ZNAČENÍ ŠROUBŮ NEREZOVÉ OCELI

Mezi značkami na čepu z nerezové oceli je na prvním místě označení samotné oceli, A2 nebo A4. Dále následuje pevnost v tahu, například 50, 60, 70 atd. Tato čísla také označují jednu desetinu pevnosti v tahu uhlíkové oceli, měřenou v MPa.

OZNAČENÍ SÍLY OŘECHU

Pro matice platí stejná pravidla jako pro šrouby. Samotné označení je umístěno na straně matice. Dodává se ve zkrácené podobě, proto je třeba se podívat na plné označení na obalu.

V první řadě je zde název výrobku, poté třída přesnosti. Není to však vždy uvedeno, protože na konci popisu je státní norma, podle které se tento typ matice vyrábí, kde jsou zapsány všechny potřebné informace. Následuje typ závitu: K – kuželový, T – lichoběžníkový, M – metrický. Je zde napsán i průměr matice v milimetrech. Někdy v tomto místě uvádějí i stoupání závitu v milimetrech, což je uvedeno pouze v případech, kdy je závit velmi malý a směr závitu, pokud je ponechán.

Dále následuje třída pevnosti a hodnota povlaku v mikronech, označená jako číslo od jedné do třinácti. A nakonec státní norma, která byla již zmíněna výše.

Matice mají sedm stupňů pevnosti: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Stejně jako u šroubu označuje stupeň pevnosti jednu setinu pevnosti v tahu, což je doporučená hodnota pro rovnoměrné rozložení tlaku na spojovací prvek.

Existují však také rozdíly od označení šroubů: uvedené třídy pevnosti jsou vhodné pouze pro standardní a vysoké matice. Na straně nízké matice uvidíte další označení: 04 a 05. Říká se, že tento hardware není určen pro vysoké zatížení.

NA ČEM ZÁVISÍ TŘÍDA PEVNOSTI ŠROUBŮ?

Třída pevnosti spojovacích prvků závisí na řadě parametrů. Mezi hlavní patří třída oceli, která byla použita pro výrobu hardwaru, přítomnost dalších přísad a tepelné zpracování slitiny.

Podívejme se, jaké oceli se používají k výrobě šroubů různých tříd pevnosti šroubů:

• Třídy od 3.6 do 6.8. Používá se uhlíková ocel bez přísad. Kov není podroben dodatečnému tepelnému zpracování.
• Třída 8.8. K výrobě se používá uhlíková ocel s případnými přísadami chrómu, manganu a boru. Kov je podroben kalení a následnému popouštění při teplotě 425 °C.
• Třída 9.8. Šrouby této pevnostní třídy jsou vyrobeny z uhlíkové oceli s přídavkem chrómu, manganu a boru. Tepelné zpracování se používá kalením a popouštěním při teplotě 425 °C.
• Třída 10.9. K výrobě se používá uhlíková nebo legovaná ocel. Do slitiny lze přidat chrom, mangan a bor. Kov se kalí a následně popouští při teplotě 340 °C nebo 425 °C.
• Třída 12.9. Šrouby této pevnostní třídy jsou vyrobeny z legované oceli bez zahrnutí dalších přísad. Technologie výroby zahrnuje tepelné zpracování kalením s následným popouštěním při teplotě 380 °C.

Legovaná ocel obsahuje titan, molybden, wolfram a další přídavné komponenty. Díky tomu se zvyšuje jeho pevnost a zlepšují se další provozní vlastnosti – tvrdost, tepelná odolnost, hustota atd. Tepelné zpracování oceli je technologický proces, který zahrnuje vystavení kovu určitému teplotnímu režimu, aby se změnila molekulární struktura. To umožňuje zvýšit pevnost kovu, odolnost a odolnost kovu proti opotřebení. Proto použití tepelného zpracování a použití legované oceli poskytuje šroubům a maticím vyšší pevnostní třídu. Současně se také výrazně zvyšují náklady na spojovací materiál. Proto je vhodné používat šrouby a matice vysokých pevnostních tříd v kritických konstrukcích a mechanismech, které jsou vystaveny zvýšenému provoznímu zatížení.

PEVNOSTNÍ TŘÍDY A MECHANICKÉ PARAMETRY SPOJENÍ

Třída pevnosti šroubů a matic určuje jejich hlavní mechanické vlastnosti. Na tom závisí úroveň zatížení, které upevňovací prvek vydrží, a jeho účel.

Hlavní mechanické vlastnosti:

• Dočasný odpor. Toto je pevnost v tahu – charakteristika, která ukazuje, jaká maximální síla může být aplikována na spojovací prvek, než selže. Vztahuje se na jakýkoli typ síly – ohýbání, stlačení, natahování, kroucení.
• Limit výnosu. Tento parametr charakterizuje maximální pracovní zatížení, které může být na spojovací prvek aplikováno. Zatížení přesahující mez kluzu způsobuje plastickou deformaci kování. Doporučuje se vybrat spojovací prvky, jejichž mez kluzu dvakrát převyšuje skutečné provozní zatížení.
• Tvrdost podle Vickerse. Parametr, který charakterizuje odolnost hardwaru vůči deformaci při nárazu. Stanoveno testováním, při kterém se do povrchu vzorku vtlačí diamantová pyramida. Vickersův index tvrdosti se vypočítá jako poměr zatížení vtlačením k ploše povrchu.

Mechanické vlastnosti pro různé třídy pevnosti šroubů: