Аналіз матеріалів болтів

Болти - це сполучні кріпильні вироби, класифіковані за класом механічних властивостей на звичайні болти івисокоміцні болти. Різні матеріали безпосередньо впливають на механічні характеристики та асортимент болтів. Нижче наведено аналіз найпоширеніших матеріалів болтів для довідки щодо вибору.

1. Загальні матеріали для звичайних болтів

Болти з класом міцності нижче 8.8 — це болти звичайної міцності, які зазвичай виготовляються з низьковуглецевої або середньовуглецевої сталевої катанки методом холодної висадки та прокатки різьблення без гартування та термічної обробки. Візьмемо як приклад клас 4.8, який найчастіше використовується: номінальна міцність на розтягування становить не менше ніж 400 МПа, відношення міцності до розтягування становить 0,8, а номінальна межа текучості становить не менше ніж 400 × 0.8=320 МПа.

Загальні сорти дроту для звичайних болтів включають:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Інші катанки з вуглецевої сталі, що відповідають вимогам щодо продуктивності

Наведені вище дротяні стрижні з вуглецевої сталі за своєю суттю є немагнітними; немагнітні характеристики в основному стосуютьсякріплення з нержавіючої сталі. Після холодної обробки аустенітна нержавіюча сталь розвиває слабкий магнетизм: 304M після холодної обробки має магнетизм приблизно від 1,6 мкм до 2,0 мкм, 304HC приблизно від 1,01 мкм до 1,6 мкм, а марка 316 після холодної обробки має магнетизм нижче 1,01 мкм.

2. Загальні матеріали для високоміцних болтів

Для високоміцних болтів потрібні матеріали з вищою міцністю на розрив, щоб відповідати вимогам до більшого попереднього натягу та несучої навантаження. Значний вплив на міцність матеріалу має термічна обробка гарту та відпустки. Після загартування 40Cr, як правило, не може стабільно задовольняти вимоги до матеріалу для конструкційних високоміцних болтів класу 10.9S; в умовах обмеженого контролю твердість поверхні після відпустки може бути використана як попередній орієнтир для класу міцності матеріалу. Під високим навантаженням високоміцні болти, виготовлені з різних матеріалів, демонструють різну стійкість до уповільненого руйнування.

2.1 40Cr високоміцні болти

Високоміцні болти 40Cr в основному використовуються в просторових фермах між болтами та кульками. Їх розрахункова міцність, як правило, становить 390 МПа (d Більше або дорівнює 30 мм) або 430 МПа (d < 30 мм), з відносно низьким попереднім розтягуванням за нормальної експлуатації. При застосуванні в умовах, що вимагають високого попереднього навантаження, необхідно ретельно оцінити та забезпечити стійкість матеріалу до руйнування.

2.2 20Високоміцні болти MnTiB

20MnTiB — сталь з низьким вмістом вуглецю, легована бором. Після загартування та відпуску він забезпечує добре збалансовані комплексні властивості, а його опір відкладеному руйнуванню є кращим, ніж у 40Cr і 40B, що робить його придатним для з’єднувальних вузлів сталевих конструкцій із високим попереднім натягом і високою напругою.

2.3 Вибір рекомендованого стандартом матеріалу

Відповідно до поточного китайського національного стандарту для високоміцних великихболт з шестигранною головкою, гайки та шайби для сталевих конструкцій, рекомендовані матеріали для болтів класу 10.9S такі:

Розмір менше або дорівнює M24: 20MnTiB;

Розмір M27–M30: 35VB.

Високоміцні болти великого діаметру важко піддаються наскрізному гарту під час відпустки, тому слід уникати надмірно великих діаметрів. Якщо потрібні болти великого діаметру, робоче напруження має бути відповідно зменшено, а міцність матеріалу повинна бути перевірена на відповідність вимогам до характеристик поперечного перерізу.

3. Підведення підсумків

Як для звичайних, так і для високоміцних болтів вибір матеріалу безпосередньо впливає на міцність, в’язкість, стійкість до втоми, стійкість до затримки руйнування та відповідний діапазон експлуатації. Під час вибору відповідні марки матеріалів і процеси термічної обробки повинні бути обрані відповідно до класу навантаження, вимог до попереднього навантаження, умов експлуатації та відповідних стандартів для забезпечення надійності з’єднання.