ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606: preskušanje navojnih pritrdilnih elementov
Standardi ISO 898-1, ISO 3506-1 in ASTM F606 opisujejo preskuse na navojnih pritrdilnih elementih (sorniki, vijaki in zatiči), vključno z jeklenimi vijaki, ter njihove mehanske in fizikalne lastnosti, kot so natezna trdnost, odmik popuščanja (minimalna napetost), raztezek po zlomu in trdota.
- ISO 898-1 ugotavlja mehanske lastnosti pritrdilnih elementov iz ogljikovega in legiranega jekla (sorniki, vijaki in čepi z določenimi razredi lastnosti – grobi in fini navoji)
- ISO 3506-1 določa mehanske lastnosti pritrdilnih elementov iz nerjavečega jekla, odpornega proti koroziji (sorniki, vijaki in zatiči z določenimi stopnjami in razredi lastnosti)
- ASTM F606: Standardne preskusne metode za določanje mehanskih lastnosti pritrdilnih elementov z zunanjim in notranjim navojem, podložk, indikatorjev neposredne napetosti in kovic
Nekateri najpomembnejši pritrdilni elementi, vijaki in čepi niso samo splošno pomembni v industrijskih okoljih, temveč tudi za vsakodnevne namene. Uporabljajo se pri gradnji kompleksnih strojev in opreme, pa tudi vozil in zgradb. Ker so mehanske obremenitve osredotočene na te vrste priključnih mest, je celovitost pritrdilnih elementov izjemno pomembna. Zato za vijake in matice veljajo stroge varnostne zahteve.
Pregled preskusne metode Lastnostni razredi Natezni preskus Preskus obremenitve Preskus trdnosti glave Merjenje trdote Torzijski preskus Preskus udarnega upogiba z zarezo Sistem za preskušanje
Preskušanje navojnih pritrdilnih elementov po ISO 898-1
Naslednja tabela ponuja pregled mehanske preskusne metode, določene v standardu ISO 898-1.
Pri različnih mehanskih preskusnih metodah ločimo med končnimi in polne velikosti pritrdilnimi elementi ter med pritrdilnimi elementi s polno nosilnostjo in zmanjšano nosilnostjo.
Končni pritrdilni elementi so pritrdilni elementi, za katere so zaključeni vsi proizvodni koraki. Torej so popolnoma končani pritrdilni elementi.
Pritrdilni elementi v polni velikosti so končni pritrdilni elementi, na katerih je premer stebla v celoti ohranjen za natezne preskuse. Imenujejo se tudi kot pritrdilni elementi s polnim steblom. Ta oznaka izključuje tanke in ekspanzijske vijake.
Pritrdilni elementi z zmanjšano nosilnostjo običajno niso popolnoma obremenilni zaradi geometrije glave (tako imenovani vijaki s šibko glavo), za razliko od vijakov tipične geometrije istega razreda lastnosti. Takšni vijaki so označeni z začetno ničlo.
| Izvleček standarda ISO 898-1 | Preskusne metode | Mehanske lastnosti, ki jih je treba določiti | Vrsta pritrdilnega elementa ali vzorca |
|---|---|---|---|
| 9,1 | Natezni preskus pod obremenitvijo s klinom | Natezna trdnost | Končani sorniki in vijaki (razen čepov) |
| 9,2 | Natezno preskušanje | Natezna trdnost | Končani sorniki, vijaki in čepi |
| 9,3 | Odmik popuščanja (minimalna napetost), odstotek raztezka po zlomu | Sorniki, vijaki in čepi v polni velikosti | |
| 9,4 | Natezna trdnost | Sorniki in vijaki z zmanjšano nosilnostjo | |
| 9,5 | Zaponke s prislonjenim steblom | ||
| 9,6 | Preskus obremenitve | Napetost pri dokazni obremenitvi, trajni raztezek | Končani sorniki, vijaki in čepi |
| 9,7 | Natezno preskušanje | Natezna trdnost, trdnost popuščanja/odmik popuščanja, deformacija pri porušitvi, zmanjšanje površine | Strojno obdelani preskusni kosi |
| 9,8 | Preskus zvočnosti glave | Moč glave | Sorniki in vijaki |
| 9,9 | Merjenje trdote | Trdota po Vickersu, Brinellu ali Rockwellu | Vsi sorniki in vijaki, zlasti tisti, ki so premajhni za natezni preskus |
| 9,10 | Preskus razogljičenja | Površinska trdota (HV 0,3) | Razredi lastnosti od 8,8 do 12,9 |
| 9,11 | Preskus naogljičenja | ||
| 9,12 | Preskus ponovnega kaljenja | ||
| 9,13 | Torzijsko preskušanje | Prelomni moment | Vsi vijaki razen vijaki s steblom |
| 9,14 | Charpyjevo udarno preskušanje | Žilavost pri udarni obremenitvi | Strojno obdelani kosi, izdelani iz sornikov, vijakov in čepov s premerom ≥ 16 mm |
Lastnostni razredi
Lastnostni razredi vijakov so identificirani z dvema številkama, ločenima s točko. Številka na levi strani je natezna trdnost v MPa deljeno s 100. Številka na desni strani označuje desetkratnik točke popuščanja ali odmika razmerja popuščanja.
Na primer, vijak z lastnostjo 9,8 bi imel naslednje nominalne vrednosti:
- Nominalna natezna trdnost: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
- Razmerje točke popuščanja: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0,8
- Točka popuščanja: Re = 0,8 × 900 MPa = 720 MPa
Lastnost matice je označena z eno samo številko, ki ustreza najvišji lastnosti vijaka, s katero je matico mogoče združiti. Matica z lastnostjo 9 je lahko na primer povezana z vijakom do lastnosti 9,8.
Pregled lastnostnih razredov
| Značilna vrednost materiala | 3,6 | 4,6 | 4,8 | 5,6 | 5,8 | 6,8 | 8,8 | 9,8 | 10,9 | 12,9 |
Trdnost popuščanja Re | 180 | 240 | 320 | 300 | 400 | 480 | 640 | 720 | 900 | 1080 |
| Natezna trdnost Rm (N/mm²) | 330 | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 830 | 900 | 1040 | 1220 |
Natezni preskus na navojnih pritrdilnih elementih po ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606
Navojni pritrdilni elementi so izbrani zelo previdno glede na njihovo industrijsko uporabo in so skrbno vključeni v zasnovo. Natančna določitev (z nateznimi preskusi) elastičnega nateznega modula in meja elastične obremenitve je bistvenega pomena, saj te vrednosti določajo mejne sile, potrebne za varno, zanesljivo navojno povezavo.
Vse različice nateznega preskusa (oddelka 9.1-5 in 9.7) je treba izvesti v skladu z ISO 6892-1. Posebnosti za natezne preskuse na navojnih pritrdilnih elementih so zajete v standardih ISO 898-1, ISO 3506-1 ali ASTM F606. Preskusna hitrost na primer ne sme presegati 25 mm/min. Poleg tega pri določanju trdnosti popuščanja ali odmika popuščanja velja največja preskusna hitrost 10 mm/min.
Pri pritrdilnih elementih polne velikosti se lahko preskusi, opredeljeni v oddelkih 9.2 in 9.3 za določitev odmika popuščanja, natezne trdnosti in odstotka raztezka po zlomu, združijo v enem nateznem preskusu.
Preskušanje navojnih pritrdilnih elementov: čeljusti za natezne preskuse na navojnih pritrdilnih elementih po ISO 898-1
Preskušanje navojnih pritrdilnih elementov: natezni preskus navojnih pritrdilnih elementov po ISO 898-1
Preskusna oprema za natezne preskuse pritrdilnih elementov po ISO 898-1, ISO 3506-1
Odločilni dejavniki za dimenzioniranje preskusnega stroja so velikost in trdnost pritrdilnih elementov, ki jih je treba preskusiti. Za pritrdilne elemente z navojem, ki se začne pri M8, priporočamo stroj za preskušanje materialov za velike preskusne sile (od Fmax 600 kN). Začenši z navojem M12 je potrebna največja sila 1200 kN, od M18 pa preskusni stroj z največjo silo 2500 kN.
Uporaba utrjenih čeljusti omogoča učinkovito preskušanje končnih pritrdilnih elementov, pa tudi obračanih vijakov ter nastavitvenih vijakov. Vzorec s pripadajočim nosilcem vzorca se vstavi v prosto dostopne čeljusti s sprednje strani in se samodejno centrira v natezno os. Za natezni preskus pri obremenitvi s klinom so na voljo nosilci s kotnimi glavami v korakih po 4°, 6° in 10°.
Za določitev odstopanja je potreben ekstenziometer. Za natezne preskuse na strojno obdelanih vzorcih je mogoče uporabiti katero koli vrsto ekstenziometra, ki se pogosto uporablja – od kontaktne različice, kot je makroXtens, do optičnega videoXtens.
Za prijem vzorca v preskusnem stroju se uporabljajo čeljusti za vijačne preskuse z ustreznimi glavami in navojnimi nastavki, kar zagotavlja skladnost z minimalno dolžino vzorca, ki je določena v standardu.
Preskus obremenitve na navojnih pritrdilnih elementih po ISO 898-1
Preskus obremenitve (oddelek 9.6) je natezni preskus, ki se izvaja le do povsem predvidene preskusne obremenitve. Natančna preskusna obremenitev je odvisna od navoja, premera pritrdilnega elementa in razreda lastnosti. Ti so navedeni v tabeli v ISO 898-1.
Pri uporabi preskusne obremenitve preskusna hitrost ne sme presegati 3 mm / min. Obremenitev se zadrži 15 sekund in pritrdilni element je opravil preskus, če ni nobenega plastičnega raztezka znotraj dovoljene merilne negotovosti ± 12,5 μm.
Preskus zvočnosti glave z navojnimi pritrdilnimi elementi
Za preskus zvočnosti glave je vijak pod kotom vstavljen v predhodno izvrtano masivno ploščico. Glava pritrdilnega elementa je z udarnim gibom upognjena pod določenim kotom in po preskusu ne sme biti vidnih znakov razpok. Ta preskus se običajno uporablja, kadar nateznega preskusa pod klinasto obremenitvijo ni mogoče izvesti, ker je pritrdilni element prekratek.
Charpyj udarni preskus se uporablja samo pri preskušanju pritrdilnih elementov, če to zahteva standard izdelka ali če se med proizvajalcem in kupcem sklene ustrezen dogovor.
Merjenje trdote navojnih pritrdilnih elementov
Za določanje trdote so dovoljene metode po Vickers (ISO 6507-1), Brinell (ISO 6506-1) ali Rockwell (ISO 6508-1).
Za merjenje trdote po Vickers velja najmanjša sila obremenitve HV 10. Merjenje trdote po Brinell se večinoma izvaja s HBW 1/30 ali HBW 2,5 / 187,5. Za merjenje trdote po Rockwellu, se lestvica B (HRB) uporablja za pritrdilne elemente lastnosti 4,6 - 6,8, lestvica C (HRC) pa za razrede lastnosti 8,8 - 12,9. V primeru arbitraže se za referenco uporabi Vickers merjenje trdote.
Trdoto merimo bodisi na prerezu bodisi na površini. V prvem primeru se vzorec preseka vzame z navojnega območja. Vtiskovanje je narejeno v bližini osi pritrdilnega elementa in nastala trdota se imenuje tudi trdota jedra. Kadar na površini merimo trdoto, mora biti površina po odstranitvi kakršne koli prevleke ravna (npr. na glavi, na koncu pritrdilnega elementa ali na navojnem steblu).
V preskusu ponovnega kaljenja se trdota po Vickers meri pred ter po toplotni obdelavi. Zmanjšanje trdote po ponovni obdelavi, če obstaja, mora biti manjše od 20 Vickersovih enot.
V preskusu razogljičenja in uplinjanja se trdota meri po Vickers s preskusno silo 2,942 N (HV 0,3) na vzdolžnem prerezu skozi os navoja. Območje navoja se meri na treh določenih točkah z različnimi razdaljami do površine. Premajhne ali prevelike razlike v izmerjenih vrednostih kažejo na razogljičenje ali uplinjanje.
Charpyjev udarni preskus pritrdilnih elementov
Namen Charpyjevga udarnega preskusa je določiti nosilnost pritrdilnega materiala pri nizkih temperaturah. Ker je treba Charpyjev vzorec z V-zarezo izrezati iz pritrdilnega elementa, mora biti nazivni premer najmanj 16 mm. Standardni Charpy udarni preskus ISO 148-1 opisuje to preskusno metodo.
