โครงสร้างและคุณสมบัติของโบลท์ สกรู และสตั๊ด

1. ลักษณะโครงสร้างของตัวยึดต่างๆ

1.1 โครงสร้างศีรษะ

หน้าที่หลักของหัวโบลต์และหัวสกรูคือการรับน้ำหนักและการขันประแจ ประเภทหัวทั่วไป ได้แก่ หัวหกเหลี่ยม หัวหกเหลี่ยมคู่ หัวร่อง หัวกระทะ หัวเทเปอร์ หัวทรงกระบอก และหัวพิเศษอื่นๆ แต่ละโครงสร้างสอดคล้องกับสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดในการประกอบ

1.2 โครงสร้างประแจ

โครงสร้างประแจของสลักเกลียวและสกรูแบ่งออกเป็นโครงสร้างประแจภายนอกและโครงสร้างประแจภายใน รูปแบบการประแจภายนอกทั่วไปครอบคลุมถึงหัวหกเหลี่ยม หัวสิบสองจุด หัวสลัก หัวสิบจุด หัวแปดเหลี่ยม หัวสี่เหลี่ยม และหัวห้าเหลี่ยม ซึ่งหัวหกเหลี่ยมและหัวสิบสองจุดนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โครงสร้างประแจภายในส่วนใหญ่นำมาใช้กับหัวหมุน เช่น หัวเทเปอร์ หัวจม และหัวทรงกระบอก ประเภทประแจภายในโดยทั่วไป ได้แก่ ไดรฟ์แบบ slotted, Phillips drive, หกเหลี่ยมภายใน และร่องภายใน (Torx) นอกจากนี้ยังมีประเภทร่องต่างประเทศที่ได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว: ระบบขับเคลื่อน Phillips แรงบิดสูงและไดรฟ์ slotted แรงบิดสูง

ภายใต้สถานการณ์ปกติ โครงสร้างประแจภายนอกมีคุณสมบัติป้องกันการลื่นและแรงบิดได้ดีกว่าโครงสร้างภายใน ดังนั้นตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงส่วนใหญ่จึงใช้โครงสร้างประแจภายนอก อย่างไรก็ตาม การขันประแจภายนอกต้องใช้พื้นที่ในการประกอบที่มากขึ้นและอาจมีข้อจำกัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง ในบรรดาประแจประเภทภายในนั้น หกเหลี่ยมภายในและทอร์กซ์ภายในให้ประสิทธิภาพการบิดที่เหนือกว่าอย่างน่าทึ่ง และสามารถใช้ได้กับสภาพการทำงานที่มีความแข็งแรงสูง โดยทั่วไปรูหกเหลี่ยมภายในจะเกิดขึ้นโดยการเจาะรูนำล่วงหน้าแล้วตามด้วยการเจาะด้วยการเจาะหกเหลี่ยม เศษโลหะที่เกิดจากการเจาะมีแนวโน้มที่จะสะสมที่ก้นรูและอาจหลุดออกระหว่างการใช้งาน ทำให้เกิดสิ่งปนเปื้อนจากต่างประเทศ สำหรับการใช้งานที่มีการควบคุมวัตถุแปลกปลอมอย่างเข้มงวด สิ่งตกค้างภายในรูทั้งหมดจะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง

1.3 โครงสร้างก้าน

ที่สายฟ้าก้านหมายถึงส่วนที่ไม่มีเกลียวเรียบ ตามเส้นผ่านศูนย์กลางของด้าม จะแบ่งออกเป็นก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก ก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ ก้านขั้นบันได และก้านขยาย

ด้ามที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก (ด้ามมาตรฐาน): เส้นผ่านศูนย์กลางปกติเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางหลักของเกลียวที่มีระดับความคลาดเคลื่อนสองเกรด ค่าเผื่อความคลาดเคลื่อนหลวม (h12, h14) ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับสลักเกลียวปรับความตึง พิกัดความเผื่อที่แน่นหนา (f9, f7, r6) ใช้กับสลักเกลียวเฉือน

ด้ามที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ (ก้านบาง): เส้นผ่านศูนย์กลางระบุใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางระยะเกลียว ซึ่งปกติจะมีพิกัดความเผื่อ h12 หรือไม่มีข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนเป็นพิเศษ เหมาะสำหรับสลักเกลียวปรับความตึง

ก้านขั้นบันได (ก้านแบบเอว): เส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าหรือเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางรองของเกลียว ออกแบบมาเพื่อลดความแข็งของโบลต์และบรรเทาความเครียดที่โคนของเกลียว

ก้านที่ขยายใหญ่ขึ้น (ก้านเสริมแรง): เส้นผ่านศูนย์กลางของมันเกินกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางหลักของเกลียว สามารถรบกวนให้พอดีกับรูประกอบ และมักใช้สำหรับการบำรุงรักษาและการเสริมแรงอุปกรณ์

1.4 โครงสร้างเกลียว

พารามิเตอร์ของเกลียวประกอบด้วยความยาวของเกลียวที่มีประสิทธิภาพ ความแม่นยำของเกลียว โปรไฟล์ของเกลียว รัศมีรูทของเกลียว ความเบี่ยงเบนของเกลียว และระยะห่างของบ่า สำหรับโบลท์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐานและเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเกลียวเดียวกัน ความยาวของเกลียวที่มีประสิทธิภาพได้รับการแก้ไขแล้ว การเปลี่ยนแปลงความยาวโบลท์โดยรวมทำได้โดยการปรับความยาวของก้านเรียบ เกลียวแบ่งออกเป็น เกลียวยาว เกลียวกลาง และเกลียวสั้น:

ด้ายยาว: จับคู่กับสลักเกลียวปรับความตึงเพื่อรับแรงดึงขนาดใหญ่

เกลียวสั้น: จับคู่กับสลักเกลียวเฉือน โดยอาศัยการสัมผัสพื้นผิวเพื่อป้องกันการตกหล่นและมีแรงดึงน้อยที่สุด

เกลียวกลาง: ใช้กับโบลต์ภายใต้แรงตึงและแรงเฉือนรวม สามารถรับทั้งแรงตึงและแรงเฉือนได้

2. โครงสร้างพิเศษของสตั๊ด

สตั๊ดไม่มีหัวแบบสลักเกลียวและมีเกลียวเต็มทั้งสองด้าน เกลียวที่ปลายทั้งสองข้างสามารถผลิตให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันหรือต่างกันได้ ระหว่างการติดตั้ง ปลายด้านหนึ่งจะถูกขันเข้ากับส่วนประกอบฐานเพื่อการยึดถาวรโดยไม่จำเป็นต้องถอดชิ้นส่วนบ่อยนัก ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งมีน็อตสำหรับประกอบและถอดชิ้นส่วนซ้ำๆ เพื่อรับประกันการยึดปลายแบบฝังอย่างแน่นหนา จึงมีการใช้เกลียวแบบสวมเพื่อล็อคสัญญาณรบกวน กุญแจล็อคและโครงสร้างอื่นๆ สามารถใช้สำหรับการยึดป้องกันการคลายตัวได้

3. คุณสมบัติโดยรวมของสลักเกลียว สกรู และสตั๊ด

คุณสมบัติของตัวยึดตกอยู่ในคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติทางโลหะวิทยา สมบัติทางกลจะประเมินความสามารถของตัวยึดในการทนต่อโหลดภายนอกต่างๆ จากมุมมองที่มองเห็นด้วยตาเปล่า โดยมีตัวชี้วัดหลัก ได้แก่ สมบัติแรงดึง สมบัติแรงเฉือน และความต้านทานต่อความเมื่อยล้า สมบัติทางโลหะวิทยาจะประเมินคุณภาพระดับจุลภาคของโครงสร้างวัสดุ ครอบคลุมเส้นการไหลของโลหะ โครงสร้างทางโลหะวิทยา และความไม่ต่อเนื่องของวัสดุ เช่น ความพรุนและรอยแตกร้าว

4. การจำแนกประเภทของเกรดประสิทธิภาพของสปริง

ระบบมาตรฐานตัวยึดหลักสองระบบถูกนำมาใช้ในประเทศ: ระบบมาตรฐานแห่งชาติสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป (ระบบ GB) และระบบตัวยึดเฉพาะด้านการบินและอวกาศ ความแตกต่างในสภาพแวดล้อมการบริการและตัวบ่งชี้ทางเทคนิคทำให้เกิดกฎการให้คะแนนที่แตกต่างกันสำหรับคุณสมบัติทางกลระหว่างทั้งสองระบบ

4.1 เกรดประสิทธิภาพภายใต้ระบบมาตรฐานแห่งชาติ GB

ปัจจุบันมีมาตรฐานระดับชาติ 12 ฉบับที่ระบุคุณสมบัติทางกลของตัวยึดแบบโบลต์ในประเทศจีน

(1) เกรดประสิทธิภาพของสลักเกลียว สกรู และสตั๊ดเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม

เกรดเก้าเกรดถูกกำหนดโดยพิจารณาจากความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิต: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 และ 12.9 โดยปกติแล้ว เกรดที่ต่ำกว่า 8.8 จะทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน ในขณะที่เกรด 8.8 ขึ้นไปจะใช้เหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีการอบชุบด้วยความร้อนโดยเฉพาะ

รูปแบบการทำเครื่องหมาย: กฎ XY มีการกำหนดไว้ดังนี้:

ตัวเลขก่อนจุดทศนิยมเท่ากับค่าความต้านทานแรงดึงที่กำหนด (MPa) หารด้วย 100

ตัวเลขหลังจุดทศนิยมเท่ากับอัตราผลตอบแทนคูณด้วย 10

กำลังรับผลผลิตที่กำหนด=(ผลคูณของตัวเลขสองตัว) ÷ 10

ตัวอย่าง: น๊อตเกรด 9.8 ตัวเลข 9 หมายถึงความต้านทานแรงดึงที่กำหนด=9 × 100=900 MPa; หลัก 8 หมายถึง อัตราผลตอบแทน=8 ۞ 10=0.8.

(2) เกรดประสิทธิภาพของสลักเกลียว สกรู และสตั๊ดสแตนเลส

ตัวยึดสเตนเลสสตีลแบ่งออกเป็นสามประเภท (ออสเทนนิติก มาร์เทนซิติก เฟอร์ริติก) และกลุ่มวัสดุ 9 กลุ่ม: A1, A2, A3, A4, A5, C1, C3, C4, F1 เมื่อรวมกับกระบวนการขึ้นรูป จะทำให้เกิดเกรดประสิทธิภาพที่สมบูรณ์ 23 ระดับ

กฎการทำเครื่องหมาย: กลุ่มวัสดุ + หมายเลขความแข็งแกร่งสองหลัก ตัวอักษรหมายถึงหมวดหมู่วัสดุ: A=สเตนเลสออสเทนนิติก, สเตนเลสสตีล C=มาร์เทนซิติก, สเตนเลสเฟอร์ริติก F=ตัวเลขสองตัวแสดงถึงหนึ่งในสิบของค่าความต้านทานแรงดึง

ตัวอย่าง: A2-70 หมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกกลุ่ม 2 ที่เกิดขึ้นจากการทำงานเย็นโดยมีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 700 MPa C3-80 หมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่ม 3 มาร์เทนซิติกที่ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัวด้วยความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 800 MPa

(3) เกรดประสิทธิภาพของตัวยึดโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

วัสดุที่ไม่ใช่เหล็กทั่วไป ได้แก่ โลหะผสมทองแดงและโลหะผสมอลูมิเนียม การให้เกรดจะขึ้นอยู่กับความต้านทานแรงดึง และโดยทั่วไปแล้วตัวยึดเหล่านี้จะถูกจัดประเภทเป็นประเภทที่มีความแข็งแรงต่ำ ตัวยึดที่มีเกรดและข้อมูลจำเพาะเหมือนกันจะรับแรงดึงขั้นต่ำเท่ากัน เกรดสอดคล้องกับเกรดวัสดุและตัวบ่งชี้แรงดึง โลหะผสมทองแดงมีเจ็ดเกรด: CU1, CU2, CU3, CU4, CU5, CU6, CU7; อลูมิเนียมอัลลอยด์มีหกเกรด: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL6

ตัวอย่าง: CU2 ย่อมาจากโลหะผสมทองแดงเกรด 2 ที่สอดคล้องกับเกรด H63 โดยมีความต้านทานแรงดึง 370 MPa การทำเครื่องหมายประกอบด้วยตัวอักษรสองตัวบวกหนึ่งหลัก ตัวอักษรสอดคล้องกับสัญลักษณ์องค์ประกอบทางเคมี (CU สำหรับทองแดง Cu, AL สำหรับอะลูมิเนียม Al) ตัวเลขเป็นตัวเลขลำดับเท่านั้น ไม่ได้จัดเรียงตามลำดับความแข็งแรงจากน้อยไปหามาก และตรงกับเกรดวัสดุคงที่และพารามิเตอร์ทางกล

(4) เกรดประสิทธิภาพของสกรูตัวหนอน

สกรูตัวหนอนยังเป็นตัวยึดแบบเกลียวภายนอก แต่ใช้เกณฑ์การจัดระดับที่แตกต่างจากโบลท์ธรรมดา จำแนกตามความแข็งมากกว่าความต้านทานแรงดึง

เหล็กกล้าคาร์บอนและสกรูชุดเหล็กโลหะผสม: สี่เกรด ได้แก่ 14H, 22H, 33H, 45H. ตัวเลขหมายถึงหนึ่งในสิบของความแข็งขั้นต่ำของวิคเกอร์ และ H แสดงถึงความแข็ง ตัวอย่างเช่น 14H หมายถึงความแข็งขั้นต่ำของวิกเกอร์ส=14 × 10=140 HV

สกรูตัวหนอนสเตนเลส: ใช้เฉพาะสเตนเลสออสเทนนิติกเท่านั้น โดยแบ่งออกเป็น 5 กลุ่มตามสลักเกลียวสเตนเลส: A1, A2, A3, A4, A5 ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน มีการระบุเกรดความแข็งสองระดับ: 12H และ 21H. 12H ใช้กับสกรูชุดออสเทนนิติกแบบอ่อนที่มีความแข็งขั้นต่ำ 125 HV; 21H ใช้กับสกรูตัวหนอนที่ชุบแข็งด้วยความเย็นซึ่งมีความแข็งขั้นต่ำ 210 HV