Analýza materiálov skrutiek

Skrutky sú spojovacie prvky klasifikované podľa triedy mechanických vlastností na bežné skrutky avysokopevnostné skrutky. Rôzne materiály priamo ovplyvňujú mechanický výkon a použiteľný rozsah skrutiek. Nižšie je uvedená analýza bežne používaných materiálov skrutiek pre referenciu výberu.

1. Bežné materiály pre bežné skrutky

Skrutky pod triedou vlastností 8.8 sú skrutky s obyčajnou pevnosťou, vo všeobecnosti vyrobené z drôtu z nízkouhlíkovej alebo stredne uhlíkovej ocele valcovaním za studena a valcovaním závitov, bez tepelného spracovania kalením a popúšťaním. Vezmime si ako príklad najčastejšie používanú triedu 4.8: nominálna pevnosť v ťahu nie je menšia ako 400 MPa, pomer klzu k ťahu je 0,8 a nominálna medza klzu nie je menšia ako 400 × 0.8=320 MPa.

Bežné typy valcovaných tyčí pre bežné skrutky zahŕňajú:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Ostatné valcované drôty z uhlíkovej ocele spĺňajúce výkonnostné požiadavky

Vyššie uvedené drôtené tyče z uhlíkovej ocele sú vo svojej podstate nemagnetické; nemagnetické charakteristiky sa vzťahujú hlavne naspojovacie prvky z nehrdzavejúcej ocele. Po spracovaní za studena sa u austenitických nehrdzavejúcich ocelí vyvíja slabý magnetizmus: 304M po spracovaní za studena má magnetizmus približne 1,6 μ až 2,0 μ, 304HC približne 1,01 μ až 1,6 μ a stupeň 316 po spracovaní za studena má magnetizmus nižší ako 1,01 μ.

2. Bežné materiály pre vysokopevnostné skrutky

Vysokopevnostné skrutky vyžadujú materiály s vyššou pevnosťou v ťahu, aby splnili vyššie požiadavky na predpätie a nosnosť. Tepelné spracovanie kalením a popúšťaním má významný vplyv na pevnosť materiálu. Po temperovaní nemôže 40Cr vo všeobecnosti stabilne spĺňať požiadavky na materiál konštrukčných vysokopevnostných skrutiek triedy 10.9S; za obmedzených podmienok kontroly môže byť tvrdosť povrchu po temperovaní použitá ako predbežná referencia pre stupeň pevnosti materiálu. Pri vysokom namáhaní vykazujú skrutky s vysokou pevnosťou vyrobené z rôznych materiálov rôznu odolnosť proti oneskorenému lomu.

2.1 40Cr vysokopevnostné skrutky

Vysokopevnostné skrutky 40Cr sa používajú hlavne v priehradových nosníkoch s guľovým kĺbom. Ich konštrukčná pevnosť je vo všeobecnosti 390 MPa (d Väčšie alebo rovné 30 mm) alebo 430 MPa (d < 30 mm), s relatívne nízkym predpätím pri normálnej prevádzke. Pri aplikácii v podmienkach vyžadujúcich vysoké predpätie je potrebné starostlivo vyhodnotiť a zabezpečiť odolnosť materiálu voči oneskorenému lomu.

2.2 20MnTiB vysokopevnostné skrutky

20MnTiB je nízkouhlíková oceľ legovaná bórom. Po kalení a popúšťaní poskytuje dobre vyvážené komplexné vlastnosti a jeho odolnosť proti oneskorenému lomu je lepšia ako odolnosť 40Cr a 40B, vďaka čomu je vhodný pre spojovacie zostavy oceľových konštrukcií s vysokým predpätím a vysokým napätím.

2.3 Štandardne odporúčaný výber materiálu

Podľa súčasnej čínskej národnej normy pre vysokopevnostné veľkéskrutka so šesťhrannou hlavou, zostavy matíc a podložiek pre oceľové konštrukcie, odporúčané materiály pre skrutky triedy 10.9S sú nasledovné:

Veľkosť menšia alebo rovná M24: 20MnTiB;

Veľkosť M27–M30: 35VB.

Vysokopevnostné skrutky s veľkým priemerom sa pri popúšťaní ťažko prekalujú, preto sa treba vyhnúť príliš veľkým priemerom. Ak sú potrebné skrutky s veľkým priemerom, pracovné napätie sa primerane zníži a musí sa overiť vytvrditeľnosť materiálu, aby sa splnili požiadavky na výkon prierezu.

3. Zhrnutie

V prípade bežných skrutiek aj skrutiek s vysokou pevnosťou výber materiálu priamo ovplyvňuje pevnosť, húževnatosť, odolnosť proti únave, odolnosť proti oneskorenému lomu a použiteľný rozsah použitia. Počas výberu sa musia zvoliť vhodné druhy materiálov a procesy tepelného spracovania v súlade s triedou zaťaženia, požiadavkami na predpätie, prevádzkovým prostredím a príslušnými normami, aby sa zabezpečila spoľahlivosť spoja.