Механические характеристики винтов

Подробности

Справочные материалы

Предел прочности при растяжении R_m (Н/мм²)

Предел прочности при растяжении указывает значение напряжения, при котором винт может разрушиться. Разрушение может произойти в стержне или резьбе винта, но не под головкой. Для определения предела прочности при разрушении выполняется испытание на растяжение всего винта, либо обработанного на станке стержня. Значения предела прочности при растяжении для нержавеющих винтов A1-A5 всегда тестируются по всему винту (DIN ISO 3506). Значение предела прочности при растяжении можно точно определить только путём испытания стержня винта, тестирование по всему винту даёт лишь приблизительное значение, исключение составляют нержавеющие винты. Однако по практическим соображениям тестирование зачастую выполняется для всего винта.

Условный предел текучести при растяжении R_e (Н/мм²)

Условный предел текучести при растяжении указывает на то, при каком значении напряжения предел прочности при растяжении остаётся постоянным или уменьшается, несмотря на рост удлинения. Иными словами, предел текучести наступает тогда, когда происходит переход между областью упругой и пластической деформации металла.  Условный предел текучести также можно точно определить только при тестировании стержня винта.

Ранее предел прочности при растяжении являлся практически единственным основанием для классификации стали по прочности. Условные предел текучести при растяжении начинает всё более вытеснять предел прочности при растяжении, поскольку большинство других критериев прочности стали (предел ползучести, усталостная прочность, ударная вязкость, твёрдость и т.п.) лучше коррелируют с условным пределом текучести при растяжении, нежели с пределом прочности при растяжении.

График зависимости между напряжением и удлинением для винтов класса прочности 4.6.

0,2%-граница удлинения R_p0,2 (Н/мм²)

Это значение используется для прочных винтов, например класса прочности 10.9, которые при нагружении демонстрируют непрерывный сдвиг между упругой и пластической деформацией. Предел прочности при растяжении бывает трудно определить, поскольку нет чёткой границы пластичности. В этом случае используют так называемую 0,2%-границу, когда постоянное удлинение составляет 0,25.

График озависимости междув напряжением и удлинением для винтов класса прочности 10.9.

Удлинение при разрушении A₅ (%)

Удлинение при разрушении является важной характеристикой деформации материала при растяжении и вязкости материала. Удлинение при разрушении показывает удлинение испытываемого стержня в процентах:
A₅=(L_U-L_O)/L_O×100%, где
L_O - заданная расчётная длина LO=5×d₀
L_U - расчётная длина после растяжения
d₀ - диаметр стержня испытываемой заготовки (винта перед испытанием на растяжение)

Твёрдость и её тестирование

Твёрдость обычно определяется как способность материала сопротивляться проникновению тестирующего предмета при определённой нагрузке. Для измерения трёрдости применяются следующие три способа:

Бринель HB (ISO 6506)

в качестве тестирующего предмета используется стальное ядро, измеряется диаметр отпечатка.

Викерс HV (ISO 6507)

в качестве тестирующего предмета используется тупой конец пирамиды, измеряется диагональ отпечатка.

Роквел (ISO 6508)

HRB-твёрдость для мягких материалов измеряется по глубине отпечатка ядра, HRC-твёрдость для твёрдых материалов измеряется по глубине отпечатка пирамидального наконечника.

Классификация сырьевых материалов, используемых при изготовлении креплений.

Углеродистая

Часто используемый сырьевой материал, эксплуатационные характеристики которого в винтоых изделиях значительно друго от дргуа отличаются. Исключением является устойчивость к воздействию низких температур, примерно ниже -50°C, и устойчивость к воздействию высокой температуры, примерно выше +300°C. Механические характеристики ISO 898.

Нержавеющая сталь

Часто используемый сырьевой материал, эксплуатационные характеристики которого в готовых винтовых изделиях отличаются значительно, например устойчивостью к коррозии, температурной устойчивостью, свариваемостью, намагничиваемостью, закаливаемостью. Механические характеристики ISO 3506.

Не чёрные металлы, алюминий, медь

Коды сырьевых материалов, прочностные характеристики, методы и результаты тестирования, а также характериситки преведены в стандарте ISO 8839 / EN 28 839.

Другие материалы, например, латунь и титан

Стандартов нет. В некоторых случаях можно рекомендовать использовать механические характеристики в соответствии со стандартрами на стальные винты.

Пластмассы

Стандартов нет.

Углеродистая сталь (ISO 898)

Стандарт ISO 898 представляет собой семичастный стандарт, в котором рассматриваются метрические болты, винты, установочные штифты и гайки с крупной и мелкой резьбой до M39.

Винты

Формат обозначения класса прочности имеет вид A.B, где:
A — сотая часть предела прочности на растяжение (R_m=100×A);
B — отношение условного предела текучести и предела прочности на растяжение, умноженное на десять (R_e=10×A×B).

Например, для болтов класса прочности 8.8: R_m=800 МПа, R_e=640 МПа.

Гайки

В стандарте SFS-EN 20 298-2 определяются гайки со стандартной резьбой.

В стандарте SFS-EN 298-6 определяются гайки с частой резьбой.

Код класса прочности представляет собой целое число, которое указывает класс прочности болта, на который можно навинтить гайку (первый номер класса прочности болта). Для низких гаек используются классы прочности 04 и 05.

Шайбы

В отличие от болтов, винтов и гаек понятие класасса прочности для шайб не применяется. Основной прочностной характеристикой шайб является их твёрдость, измеряемая по методу Викерса (для плоских шайб), Роквелла (пружинные шайбы, шайбы-гровер, шайбы для высокопрочных болтовых соединений), Бринелля (бронзовые шайбы). Конкретные значения твёрдости регулируются ГОСТ'ами на соответствующие шайбы.

Свойства нержавеющих сталей описаны в этой статье.