Как правильно подобрать крепеж в условиях конкретного применения, основные рекомендации по использованию резьбовых креплений различных классов прочности.
Прочность
резьбовых элементов характеризуется двумя величинами, а именно:
- Пределом
прочности.
Это
максимальное напряжение, которое материал может выдержать при растяжении или
сжатии перед разрушением. Измеряется в мегапаскалях (МПа) и представляет собой
максимальную нагрузку, приложенную к материалу до того, как он начнёт
испытывать необратимые деформации и в конечном итоге разрушится.
- Пределом
текучести.
Это
напряжение, при котором материал начинает необратимо деформироваться. При
достижении этой точки материал продолжает деформироваться без дополнительного
увеличения нагрузки. Предел текучести также измеряется в мегапаскалях и
представляет собой точку, после которой материал переходит от упругой
деформации к пластической
Класс прочности крепежа, обозначается двумя цифрами и классифицируется
согласно международного стандарта ISO (Международная организация по
стандартизации), а именно ISO 898-1 для болтов и ISO 898-2 для гаек. Эти
стандарты определяют механические свойства крепежных изделий, изготовленных из
углеродистой и легированной стали и указываются непосредственно на самом
элементе, или в технической документации.
- Первая
цифра, умноженная на 100, указывает минимальный предел прочности материала в мегапаскалях
(МПа).
- Вторая
цифра показывает предел текучести в долях (процентах) от предела прочности.
Например,
класс прочности 8.8 означает предел прочности около 800 МПа и предел текучести,
составляющий 80% от этого значения, или 640 МПа.
Если
вторая цифра не указана, что иногда встречается у крепежа с низким классом
прочности, то придел текучести принимается 60% предела прочности (если другое
не указано производителем).
Например,
класс прочности 4 означает предел прочности около 400 МПа и предел текучести,
составляющий 60% от этого значения, или 240 МПа.
Теперь
рассмотрим применение каждого класса метизов исходя из ихнего класса прочности:
Низкий класс прочности
Класс 4.6:
- Предел
прочности: около 400 МПа.
- Предел
текучести: около 240 МПа (60% от предела прочности).
Класс 4.8:
- Предел
прочности: около 480 МПа.
- Предел
текучести: около 320 МПа (66% от предела прочности).
Эти
классы подходят для общего применения (строительство, мебельное производство),
где требования к механической прочности не высоки, но важна пластичность и
устойчивость к ударным нагрузкам.
Средний класс прочности
Класс 5.8:
- Предел
прочности: около 500 МПа.
- Предел
текучести: около 400 МПа (80% от предела прочности).
Класс 8.8:
- Предел
прочности: около 800 МПа.
- Предел
текучести: около 640 МПа (80% от предела прочности).
Эти
классы рекомендуются для более требовательных условий (конструкции,
машиностроение, фланцевые соединения), где необходима более высокая прочность,
но при этом сохраняется умеренная устойчивость к циклическим и ударным
нагрузкам.
Высокий класс прочности:
Класс 10.9:
- Предел прочности: около 1000 МПа.
- Предел текучести: около 900 МПа (90% от предела прочности).
Высокие механические нагрузки, умеренная вибрация. Автомобильная промышленность, крепление головки двигателя, строительное оборудование.
Очень
высокий класс прочности:
Класс 12.9:
- Предел прочности: около 1200 МПа.
- Предел текучести: около 1080 МПа (90% от предела прочности).
Очень
высокие нагрузки, низкая вибрация.
Тяжелое
машиностроение, крепление в критически важных конструкциях.
Проанализирую применение различного крепежа с большей привязкой к вибрационным, механическим, циклическим и ударным нагрузкам:
Вибрационные нагрузки
- Проблема:
Вибрация может вызвать ослабление или самооткручивание крепежа.
- Решение:
Использование крепежа с нейлоновыми вставками (например, гайки с фиксатором)
для предотвращения самооткручивания, виброизолирующих и демпфирующих элементов. Крепеж среднего класса прочности
(например, 8.8) часто является предпочтительным, так как он обеспечивает
хороший баланс между прочностью и устойчивостью к вибрации.
Механические нагрузки
- Проблема:
Постоянная или переменная механическая нагрузка может вызвать деформацию или
разрушение крепежа.
- Решение:
Выбор крепежа высокого класса прочности (10.9 или 12.9) для обеспечения
достаточной прочности, при этом важно учитывать тип соединения и распределение
нагрузки.
Циклические нагрузки
- Проблема:
Циклические нагрузки могут вызвать усталостные повреждения крепежа.
- Решение:
Использование крепежа с низким или средним классом прочности, который обладает
большей пластичностью и лучше справляется с усталостными нагрузками.
Ударные нагрузки
- Проблема:
Ударные нагрузки могут вызвать мгновенное разрушение, особенно у высокопрочного
и хрупкого крепежа.
- Решение: Использование крепежа с низким классом прочности (например, 4.6 или 5.8), который обладает большей пластичностью и способностью поглощать ударные нагрузки. Можно также рассмотреть использование крепежа с упругими или амортизирующими свойствами и применение буферных упоров.
Общие рекомендации:
Конструктивные Решения: Иногда проблемы с нагрузками могут быть решены за счет изменения конструкции соединения, например, использования дополнительных крепежных элементов или изменения расположения крепежа.
При выборе крепежа для работы в условиях циклических, ударных или вибрационных нагрузок важно учитывать не только класс прочности, но и другие факторы, такие как материал крепежа, тип резьбы, покрытие, а также конструкцию соединения. Более низкие классы прочности обычно предпочтительны в условиях, где требуется большая пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам, в то время как средние классы прочности подходят для ситуаций, требующих баланса между прочностью и устойчивостью к нагрузкам.
