ความหมาย วัสดุ และเกรดประสิทธิภาพของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงผลิตจากเหล็กอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูง และสามารถรับแรงตึงก่อนการขันแน่นได้มาก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเชื่อมต่อที่สำคัญในรางรถไฟ สะพาน โครงสร้างเหล็ก อุปกรณ์แรงดันสูงและแรงดันสูงพิเศษ โหมดการแตกหักของสลักเกลียวกำลังสูงส่วนใหญ่จะแตกหักแบบเปราะ ในภาชนะรับความดันและอุปกรณ์แรงดันสูง โดยทั่วไปจะใช้พรีโหลดที่ระบุมาตรฐานขนาดใหญ่เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการซีลโดยรวม

การเชื่อมต่อของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงจะขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสัมผัสของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อเพื่อป้องกันการเลื่อนแบบสัมพัทธ์ เพื่อให้มีแรงเสียดทานป้องกันการเลื่อนที่เพียงพอ จำเป็นต้องเพิ่มแรงดึงล่วงหน้าของโบลต์ เพิ่มแรงจับยึดส่วนประกอบ และเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้นผิวสัมผัสอย่างเหมาะสม แรงจับยึดระหว่างส่วนประกอบต่างๆ นั้นได้มาจากแรงดึงล่วงหน้าของโบลต์ ดังนั้นจึงต้องใช้เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับการผลิตโบลต์ ซึ่งกำหนดลักษณะสำคัญของการเชื่อมต่อโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง

ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีส่งผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถในการรับน้ำหนักของการเชื่อมต่อโบลต์ที่มีความแข็งแรงสูง ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยสภาพพื้นผิวสัมผัสและวัสดุพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ในการก่อสร้าง พื้นผิวสัมผัสมักจะได้รับการบำบัดด้วยการพ่นทรายและการแปรงลวดเหล็กเพื่อขจัดตะกรันออกไซด์ คราบน้ำมัน และสิ่งสกปรก เพื่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีและรับประกันความเสถียรในการเชื่อมต่อ

1. วัสดุทั่วไปและลักษณะการทำงานของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

ความต้านทานแรงดึง ความแข็ง และคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุซับสเตรตและกระบวนการชุบแข็งและแบ่งเบาบรรเทาความร้อน เหล็กชุบแข็ง 40Cr แบบธรรมดาไม่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุสลักเกลียวความแข็งแรงสูงเกรด 10.9ภายใต้สภาวะที่มั่นคง ในการตรวจสอบตามปกติ ความต้านทานแรงดึงสามารถตัดสินเบื้องต้นได้จากความแข็งของพื้นผิวหลังการอบชุบด้วยความร้อน โบลต์ที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดในด้านประสิทธิภาพการแตกหักที่ล่าช้าและความล้าภายใต้สภาวะความเครียดสูง

สลักเกลียวความแข็งแรงสูง 40Cr ส่วนใหญ่จะใช้กับโครงสร้างกริดข้อต่อลูกโบลต์ที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักการออกแบบที่ค่อนข้างควบคุมได้ ความแข็งแรงของการออกแบบอยู่ที่ประมาณ 390 MPa สำหรับสลักเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าหรือเท่ากับ 30 มม. และ 430 MPa สำหรับสลักเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ＜ 30 มม. โดยมีแรงตึงก่อนแรงดึงต่ำภายใต้สภาวะการทำงานปกติ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบความต้านทานการแตกหักแบบล่าช้าอย่างเข้มงวด หากใช้ในสภาพการทำงานที่รุนแรงซึ่งมีโหลดล่วงหน้าและความเครียดสูง โดยรวมแล้ว วัสดุ 20MnTiB มีความต้านทานการแตกหักล่าช้าได้ดีกว่า 40Cr และ 40B

ตาม GB/T 1231 วัสดุที่แนะนำสำหรับสลักเกลียวความแข็งแรงสูงหกเหลี่ยมขนาดใหญ่เกรด 10.9S คือ 20MnTiB สำหรับข้อกำหนดน้อยกว่าหรือเท่ากับ M24 และ 35VB สำหรับข้อกำหนดน้อยกว่าหรือเท่ากับ M30 สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่เป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการเจาะดับเต็ม ส่งผลให้มีความแข็งแรงของแกนที่ไม่ผ่านการรับรอง ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงขนาดใหญ่เกินไปในการใช้งานทางวิศวกรรม หากจำเป็น ความเครียดในการทำงานในการออกแบบจะต้องลดลงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความปลอดภัย

สลักเกลียวและสลักเกลียวรูปทรงพิเศษ (รวมถึงสลักเกลียวมาตรฐาน GB799 และสลักเกลียวชนิด L) ครอบคลุมช่วงข้อมูลจำเพาะ M6–M120 โดยไม่จำกัดความยาว วัสดุทั่วไป ได้แก่ เหล็ก Q235, 45#, Q345B, 40Cr และ 35CrMoA ประเภทโครงสร้างประกอบด้วยตะขอตรง ตะขอโค้ง ก้ามพุก และรูปแบบแผ่นพุกแข็ง ในจำนวนนั้น 40Cr และ 35CrMoA เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงโดยเฉพาะสำหรับการยึดฐานอุปกรณ์และโครงสร้างเหล็กสำหรับงานหนัก

2. การจับคู่วัสดุและมาตรฐานการใช้งานสำหรับสลักเกลียวความแข็งแรงสูงประเภท Torshear

สำหรับสลักเกลียวความแข็งแรงสูงชนิดทอร์เชียร์เกรด 10.9 สำหรับโครงสร้างเหล็ก (การเชื่อมต่อแบบเสียดทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมาตรฐาน 0.45) วัสดุที่เข้าคู่กันจะถูกระบุดังนี้: วัสดุสลักเกลียว: 20MnTiB; วัสดุน๊อต: 15MnVB ชุดตัวยึดนี้เป็นไปตามมาตรฐานแห่งชาติGB / T 3632-2008 ชุดสลักเกลียวน็อตและแหวนรองความแข็งแรงสูงประเภท Torshear สำหรับโครงสร้างเหล็กซึ่งจะต้องปฏิบัติตามในการจัดหา การตรวจสอบ และการก่อสร้าง

3. การจำแนกประเภทและเกณฑ์ของเกรดประสิทธิภาพของโบลต์

สมบัติทางกลของเหล็กกล้าคาร์บอนและสลักเกลียว สกรู และสตั๊ดที่ทำจากโลหะผสมเหล็กแบ่งออกเป็น 10 เกรดมาตรฐาน ได้แก่ 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 และ 12.9 เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวที่ใช้งานได้มีตั้งแต่ 1.6 มม. ถึง 39 มม. โดยมีอุณหภูมิการทำงานปกติอยู่ที่ -50 องศาถึง 300 องศา อุณหภูมิในการทำงานของตัวยึดเหล็กตัดฟรีจะต้องไม่เกิน 250 องศา

การจำแนกประเภทอุตสาหกรรมแบบครบวงจร:สลักเกลียวเกรด 8.8 ขึ้นไปทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางหรือเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำผ่านการชุบแข็งและการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งหมายถึงสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง สลักเกลียวที่ต่ำกว่าเกรด 8.8 ถูกกำหนดให้เป็นสลักเกลียวธรรมดา.

เกรดประสิทธิภาพของโบลต์แต่ละตัวประกอบด้วยตัวเลขสองตัว ซึ่งแสดงถึงเกรดความต้านทานแรงดึงที่ระบุและอัตราส่วนผลผลิตตามลำดับ ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลสากล โบลต์ที่มีเกรดเดียวกันมีคุณสมบัติทางกลที่เทียบเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงวัสดุและแหล่งกำเนิดสินค้า ดังนั้นจึงเลือกใช้เฉพาะเกรดประสิทธิภาพในการเลือกการออกแบบ

ตัวอย่างที่ 1: สลักเกลียวธรรมดาเกรด 4.6

1. ความต้านทานแรงดึงที่กำหนด: 400 MPa;

2. อัตราผลตอบแทน: 0.6;

3. กำลังรับผลผลิตที่กำหนด: 400 MPa × 0.6=240 MPa

ตัวอย่างที่ 2: สลักเกลียวความแข็งแรงสูงเกรด 10.9 (หลังการอบชุบด้วยความร้อน)

1. ความต้านทานแรงดึงที่กำหนด: 1,000 MPa;

2. อัตราผลตอบแทน: 0.9;

3. ความแข็งแรงของผลผลิตที่กำหนด: 1,000 MPa × 0.9=900 MPa