Структура и свойства болтов, винтов и шпилек

1. Конструктивные характеристики различных крепежных изделий.

1.1 Структура головы

Основными функциями головок болтов и головок винтов являются несущая нагрузка и гаечный ключ. Общие типы головок включают шестигранную головку, двойную шестигранную головку, шлицевую головку, цилиндрическую головку, потайную головку, цилиндрическую головку и другие специальные головки. Каждая структура соответствует конкретным сценариям применения и требованиям к сборке.

1.2 Структура гаечного ключа

Ключевые конструкции болтов и винтов делятся на внешние и внутренние. Общие формы внешнего гаечного ключа включают шестигранную головку, двенадцатигранную головку, шлицевую головку, десятигранную головку, восьмиугольную головку, квадратную головку и пятиугольную головку, среди которых наиболее широко используются шестигранная головка и двенадцатигранная головка. Внутренние гаечные ключи в основном используются для вращающихся головок, таких как потайные головки, цилиндрические головки и цилиндрические головки. Типичные типы внутренних ключей включают шлицевой привод, крестообразный привод, внутренний шестигранник и внутренний шлицевой ключ (Torx). Кроме того, существуют запатентованные зарубежные типы шлицев: высокомоментный крестообразный и высокомоментный шлицевой привод.

В нормальных условиях внешние конструкции гаечного ключа обладают лучшими противоскользящими свойствами и сопротивлением кручению, чем внутренние. Следовательно, в высокопрочных крепежных изделиях чаще всего используются внешние гаечные ключи. Тем не менее, внешний гаечный ключ требует большего монтажного пространства и имеет дополнительные ограничения по условиям установки. Среди типов ключей с внутренним шестигранником внутренний шестигранник и внутренний ключ Torx обеспечивают превосходные характеристики на скручивание и могут применяться в условиях работы с высокими нагрузками. Внутренние шестигранные отверстия обычно формируются путем предварительного сверления направляющих отверстий с последующей перфорацией шестиугольными пуансонами. Металлический мусор, образовавшийся в результате перфорации, имеет тенденцию скапливаться на дне отверстия и может упасть во время эксплуатации, образуя посторонние загрязнения. При применении со строгим контролем наличия посторонних предметов все остатки внутри отверстий должны быть тщательно очищены.

1.3 Конструкция хвостовика

болтхвостовик относится к гладкой части без резьбы. В зависимости от диаметра хвостовика он подразделяется на хвостовик большого диаметра, хвостовик среднего диаметра, ступенчатый хвостовик и хвостовик увеличенного диаметра.

Хвостовик большого диаметра (стандартный хвостовик): его номинальный диаметр равен большому диаметру резьбы с двумя классами допуска. Свободные допуски (h12, h14) в основном применяются для натяжных болтов; К срезным болтам применяются жесткие допуски (f9, f7, r6).

Хвостовик с делительным диаметром (тонкий хвостовик): его номинальный диаметр приблизительно соответствует диаметру шага резьбы, обычно с допуском h12 или без особых требований к допускам. Подходит для натяжных болтов.

Ступенчатый хвостовик (хвостовик с перекосом): его диаметр меньше или равен малому диаметру резьбы, предназначен для уменьшения жесткости болта и снятия концентрации напряжений у основания резьбы.

Увеличенный хвостовик (усиленный хвостовик): его диаметр превышает большой диаметр резьбы. Он может образовывать посадку с натягом в монтажные отверстия и обычно используется для обслуживания и усиления оборудования.

1.4 Структура резьбы

Параметры резьбы включают эффективную длину резьбы, точность резьбы, профиль резьбы, радиус впадины резьбы, биение резьбы и расстояние между буртиками. Для болтов одного стандартного и номинального диаметра эффективная длина резьбы фиксирована. Изменение общей длины затвора достигается за счет регулировки длины гладкого хвостовика. Резьбы делятся на длинную, среднюю и короткую:

Длинная резьба: в сочетании с натяжными болтами выдерживает большие растягивающие нагрузки;

Короткая резьба: подходит для срезных болтов, опирается на поверхностный контакт для предотвращения падения с минимальной растягивающей нагрузкой;

Средняя резьба: применяется к болтам, подвергающимся комбинированным нагрузкам на растяжение и сдвиг, способным выдерживать как растяжение, так и сдвиг.

2. Эксклюзивная структура шпилек.

Шпильки не имеют головок в виде болтов и имеют полную резьбу на обоих концах. Резьба на двух концах может быть изготовлена ​​одинакового или разного диаметра. При установке один конец вкручивается в базовую деталь для постоянной фиксации с нечастым демонтажем; другой конец соединяется с гайками для повторной сборки и разборки. Чтобы гарантировать плотное крепление закладного конца, используется переходная резьба для фиксации с натягом. Для фиксации от расшатывания также можно использовать удерживающие ключи и другие конструкции.

3. Общие свойстваБолты, винты и шпильки

Свойства крепежных изделий делятся на механические свойства и металлургические свойства. Механические свойства оценивают способность крепежных изделий выдерживать различные внешние нагрузки с макроскопической точки зрения, при этом основные показатели включают свойства на растяжение, сдвиг и сопротивление усталости. Металлургические свойства оценивают микроскопическое качество структур материала, включая линии потока металла, металлографическую структуру и неоднородности материала, такие как пористость и трещины.

4. Классификация классов прочности крепежных изделий.

Внутри страны приняты две основные системы стандартов крепежа: система национальных стандартов общего назначения (система GB) и система крепежа, предназначенная для аэрокосмической отрасли. Различия в условиях эксплуатации и технических показателях приводят к различным правилам классификации механических свойств между двумя системами.

4.1 Классы производительности в соответствии с Национальной системой стандартов Великобритании

В Китае действуют 12 национальных стандартов, определяющих механические свойства крепежных изделий серии болтов.

(1) Классы производительности болтов, винтов и шпилек из углеродистой и легированной стали

На основе предела прочности и предела текучести определены девять классов: 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 и 12,9. Обычно марки ниже 8,8 изготавливаются из углеродистой стали, а марки 8,8 и выше — из легированной стали, подвергнутой специальной термической обработке.

Формат маркировки: XY Правила определяются следующим образом:

Число перед десятичной запятой равно номинальному пределу прочности (МПа), деленному на 100;

Число после запятой равно коэффициенту доходности, умноженному на 10;

Номинальный предел текучести=(произведение двух чисел) ÷ 10.

Пример: болт класса 9,8. Цифра 9 означает номинальную прочность на разрыв=9 × 100=900 МПа; цифра 8 означает коэффициент доходности=8 ÷ 10=0.8.

(2) Классы производительности болтов, винтов и шпилек из нержавеющей стали

Крепежные изделия из нержавеющей стали делятся на три категории (аустенитные, мартенситные, ферритные) и девять групп материалов: А1, А2, А3, А4, А5, С1, С3, С4, F1. В сочетании с процессами формования формируются 23 полных класса производительности.

Правило маркировки: группа материала + двузначный номер прочности. Буквы обозначают категории материалов: A=аустенитная нержавеющая сталь, C=мартенситная нержавеющая сталь, F=ферритная нержавеющая сталь. Две цифры обозначают одну десятую значения прочности на разрыв.

Примеры: А2-70 относится к аустенитной нержавеющей стали группы 2, полученной методом холодной обработки с минимальной прочностью на разрыв 700 МПа; C3-80 относится к мартенситной нержавеющей стали группы 3, обработанной закалкой и отпуском с минимальной прочностью на разрыв 800 МПа.

(3) Классы производительности крепежных изделий из цветных металлов

Обычные цветные материалы включают медный сплав и алюминиевый сплав. Классификация определяется прочностью на разрыв, и эти крепежные детали обычно относят к низкопрочным типам. Крепежные изделия одинакового класса и спецификации имеют одинаковую минимальную растягивающую нагрузку. Марки соответствуют маркам материала и показателям растяжения. Медные сплавы имеют семь марок: CU1, CU2, CU3, CU4, CU5, CU6, CU7; Алюминиевые сплавы имеют шесть марок: АЛ1, АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ5, АЛ6.

Пример: CU2 означает медный сплав марки 2, соответствующий марке H63 с пределом прочности 370 МПа. Маркировка состоит из двух букв плюс одна цифра. Буквы соответствуют символам химических элементов (CU — медь Cu, AL — алюминий Al); цифры представляют собой только серийные номера, не расположенные в порядке возрастания прочности, и соответствуют фиксированным маркам материалов и механическим параметрам.

(4) Классы производительности установочных винтов

Установочные винты также представляют собой крепежные детали с внешней резьбой, но имеют другие критерии классификации, чем обычные болты. Их классифицируют по твердости, а не по прочности на разрыв.

Углеродистая сталь иустановочные винты из легированной стали: четыре класса, а именно 14H, 22H, 33H, 45H. Число обозначает одну десятую минимальной твердости по Виккерсу, а H представляет твердость. Например, 14H означает минимальную твердость по Виккерсу=14 × 10=140 HV.

Установочные винты из нержавеющей стали: используется только аустенитная нержавеющая сталь, разделенная на пять групп, соответствующих болтам из нержавеющей стали: А1, А2, А3, А4, А5 с идентичным химическим составом. Указаны две степени твердости: 12H и 21H. 12H применяются к установочным винтам из мягкого аустенита с минимальной твердостью 125 HV; 21H применяется к холоднокатаным закаленным установочным винтам с минимальной твердостью 210 HV.