Gatunki i oznaczenia śrub: Przewodnik SAE, metryczny i ASTM | Zapięcie Jiajie

W tym przewodniku omówiono trzy główne systemy klasyfikacji śrub — SAE, ISO i ASTM — wyjaśniono, co tak naprawdę oznaczają oznaczenia na łbie śruby i przedstawiono tabelę referencyjną umożliwiającą porównanie klas obok siebie.

Dlaczego istnieją oznaczenia łbów śrub

Wczesna produkcja skupiała się prawie wyłącznie na wymiarach gwintu i rozmiarze nominalnym. W miarę jak zespoły przemysłowe stawały się coraz bardziej złożone, a łańcuchy dostaw stawały się coraz bardziej globalne, sam rozmiar nie wystarczał już do zagwarantowania integralności strukturalnej. Śruba, która wyglądała identycznie jak klasa 5, ale została wykonana ze stali niskowęglowej, mogła przejść kontrolę wzrokową i nadal nie działać pod obciążeniem.

Ten problem napędzał organizacje takie jak Towarzystwo Inżynierów Motoryzacyjnych (SAE) , Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) , i Międzynarodowy ASTM do tworzenia formalnych systemów znakowania. Każdy system koduje te same podstawowe informacje: wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, obciążenie próbne, a czasami skład materiału. Oznaczenia nanoszone są poprzez tłoczenie lub grawerowanie laserowe bezpośrednio na łbie śruby, dzięki czemu są trwałe i czytelne nawet w warunkach terenowych.

Oprócz wytrzymałości oznakowania zawierają również kody identyfikacyjne producenta — wytłoczone litery lub symbole zarejestrowane indywidualnie dla każdego producenta. Ta identyfikowalność ma znaczenie podczas kontroli i roszczeń gwarancyjnych, szczególnie w zastosowaniach konstrukcyjnych i motoryzacyjnych, gdzie odpowiedzialność jest prawnie wymagana.

Jak czytać oznaczenia klasy śrub SAE

Klasy SAE mają zastosowanie do elementów złącznych calowych i podlegają przepisom: Norma SAE J429 . System wykorzystuje linie promieniowe wytłoczony na łbie śruby — a liczba linii nie jest równa klasie. To porusza wiele osób. Linie zaprojektowano w taki sposób, aby każdy stopień był natychmiast rozpoznawalny, nawet przy słabym oświetleniu lub w ciasnych miejscach, zamiast kierować się prostą logiką zliczania.

Klasa 2 ma brak linii promieniowych i jest podstawowym gatunkiem hilowym wykonanym ze stali niskowęglowej i średniowęglowej. Nosi klasę 5 trzy linie promieniowe rozmieszczone mniej więcej na godzinach 12, 4 i 8 – przypominając emblemat Mercedesa. Pokazuje się klasa 8, opcja o wysokiej wytrzymałości sześć równomiernie rozmieszczonych linii promieniowych wokół głowy. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej linii, tym większa siła – ale liczba sama w sobie nie jest oceną.

Aby uzyskać głębszy kontekst techniczny dotyczący doboru i wydajności śrub sześciokątnych, szczegółowy przegląd właściwości i zastosowań śrub sześciokątnych szczegółowo omawia zachowanie materiału i obciążenia.

Wyjaśnienie klas właściwości śrub metrycznych

Następują śruby metryczne ISO 898-1 , który definiuje klasy właściwości przy użyciu systemu dwóch liczb oddzielonych kropką — na przykład 8,8, 10,9 lub 12,9. W przeciwieństwie do klas SAE, gdzie liczba jest tylko etykietą, numery klas ISO mają prawdziwe znaczenie matematyczne.

The pierwszy numer pomnożona przez 100 daje nominalną wytrzymałość na rozciąganie w megapaskalach (MPa). Zatem śruba klasy 10.9 ma nominalną wytrzymałość na rozciąganie 1000 MPa. The drugi numer pomnożona przez 10 daje granicę plastyczności jako procent tej wytrzymałości na rozciąganie. Dla 10,9 oznacza to, że granica plastyczności wynosi 90% z 1000 MPa, czyli 900 MPa. To eleganckie kodowanie pozwala inżynierowi obliczyć minimalne wartości wytrzymałości bezpośrednio z oznaczenia, bez konieczności sprawdzania tabeli.

Najpopularniejszymi klasami metrycznymi w zastosowaniach przemysłowych są: 8.8 (średnia wytrzymałość, zasadniczo porównywalna z Stopień SAE 5), 10.9 (wysoka wytrzymałość, porównywalna do klasy 8)lubaz 12.9 (najsilniejsza standardowa klasa metryczna, stosowana w krytycznych zespołach mechanicznych). Aby zapoznać się z formalnym przeglądem definicji tych klas właściwości, można znaleźć w pliku Dokumentacja międzynarodowej normy dotyczącej elementów złącznych ISO 898 obejmuje pełny zakres specyfikacji.

Normy ASTM dotyczące śrub: budownictwo i zastosowanie przemysłowe

ASTM International wyznacza standardy stosowane głównie w budownictwie konstrukcyjnym i przemyśle ciężkim. Tam, gdzie gatunki SAE są oznaczone liniami promieniowymi, śruby ASTM są zwykle stemplowane oznaczeniami alfanumerycznymi na łbie – na przykład A307 , A325 , or A490 .

ASTM A307 klasa A obejmuje śruby ze stali węglowej o niskiej wytrzymałości i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 60 000 psi. Są stosowane w zespołach niekrytycznych, w których obciążenia są skromne i kontrolowane. ASTM A307 klasa B jest przeznaczony do zastosowań w rurociągach i połączeniach kołnierzowych. ASTM A325 to standardowa śruba konstrukcyjna do stali węglowej i stopowej o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 120 000 psi — funkcjonalnie zbliżona do klasy SAE 5 i jeden z najczęściej stosowanych elementów złącznych w konstrukcjach ram stalowych. Na szczycie zakresu strukturalnego ASTM, ASTM A490 śruby o wysokiej wytrzymałości osiągają minimalną wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą 150 000 psi, co wymaga ostrożnego zarządzania momentem obrotowym podczas montażu, aby uniknąć nadmiernego dokręcenia.

Jedna praktyczna różnica: śruby ASTM A325 i A490 są zwykle używane z ciężkimi łbami sześciokątnymi i nie można ich stosować zamiennie w tabelach momentów obrotowych ze standardowymi śrubami sześciokątnymi SAE, nawet jeśli wartości wytrzymałości na rozciąganie wydają się podobne.

Oznaczenia śrub ze stali nierdzewnej: seria A2 i A3

W przypadku śrub ze stali nierdzewnej stosuje się odrębną konwencję oznaczania zdefiniowaną w punkcie ISO3506 . Zamiast linii promieniowych lub dwucyfrowych numerów klas, są one oznaczone kombinacją liter i cyfr, która identyfikuje zarówno grupę stali, jak i poziom wytrzymałości. Najczęstsze oznaczenia to A2-70 and A2-80 , gdzie „A2” odnosi się do austenitycznej stali nierdzewnej gatunku 304, a liczba (70 lub 80) reprezentuje 1/10 minimalnej wytrzymałości na rozciąganie w MPa — co oznacza, że A2-70 ma minimalną wytrzymałość na rozciąganie 700 MPa, a A2-80 osiąga 800 MPa.

Do środowisk morskich lub agresywnych substancji chemicznych, A4 oznacza stal nierdzewną klasy 316. Śruba A4-70 zapewnia taką samą wytrzymałość na rozciąganie 700 MPa jak śruba A2-70, ale ma lepszą odporność na korozję wywołaną chlorkami. Zakres śruby z łbem sześciokątnym ze stali nierdzewnej w gatunkach 304 i 316 obejmuje grupy materiałów A2 i A4 w standardowych wymiarach metrycznych.

Jedna ważna uwaga: śruby ze stali nierdzewnej nie są magnetyczne, co ułatwia ich odróżnienie od śrub ze stali węglowej na miejscu — nigdy jednak nie należy ich zastępować wysokowytrzymałymi gatunkami konstrukcyjnymi, takimi jak 10.9 lub klasa 8, wyłącznie na podstawie odporności na korozję, ponieważ gatunki nierdzewne zazwyczaj mają niższe wartości rozciągania i plastyczności.

Tabela porównawcza klas śrub: SAE, metryczne i ASTM

Ponieważ te trzy systemy zostały opracowane niezależnie, bezpośrednie odpowiedniki są raczej przybliżone niż dokładne — różnice w obróbce cieplnej, geometrii i protokołach testowych oznaczają, że śruby klasy 5 i klasy 8.8 nie są zamienne pomimo podobnych wartości wytrzymałości na rozciąganie. Użyj poniższej tabeli jako punktu odniesienia, a nie przewodnika po zamiennikach.

Wybór odpowiedniego gatunku do swojego zastosowania

Wybór klasy sprowadza się do trzech czynników: wymóg obciążenia , środowisko , i sposób montażu . Błędne wykonanie któregokolwiek z nich zwiększa ryzyko uszkodzenia złącza, zmęczenia elementów złącznych lub przyspieszonej korozji.

Do ogólnego montażu komercyjnego i lekkiego — ram mebli, wsporników HVAC, obudów niekonstrukcyjnych — śruby klasy 2 lub klasy 4.8 są wystarczające i opłacalne. Klasa 5 / Klasa 8.8 obejmuje zdecydowaną większość ogólnych maszyn przemysłowych, komponentów samochodowych i połączeń konstrukcyjnych, gdzie wymagana jest niezawodna siła mocowania i umiarkowana odporność na wibracje. Klasa 8 / Klasa 10.9 to właściwe rozwiązanie w przypadku połączeń o wysokim momencie obrotowym, ciężkiego sprzętu i każdego zespołu, który podlega obciążeniom dynamicznym lub cyklicznym. Klasa 12.9 jest zarezerwowany do zastosowań w mechanice precyzyjnej lub w lotnictwie, gdzie istotne jest maksymalne napięcie wstępne, a rozciągnięcie śruby musi być ściśle kontrolowane.

W środowiskach zewnętrznych, przybrzeżnych lub agresywnych chemicznie przejście na stal nierdzewną jest często lepszą inwestycją długoterminową, nawet jeśli wymagania dotyczące obciążenia są skromne. Śruba A2-70 lub A4-70 wytrzyma o wiele lat powłokę cynkową klasy 5 w środowisku morskim. Do zastosowań z napędem nasadowym sześciokątnym w ciasnych lub zagłębionych przestrzeniach, Śruby imbusowe DIN 912 do zastosowań z gniazdem wpuszczanym zapewniają mocne mocowanie w kompaktowej obudowie.

Wreszcie, zawsze dopasowuj klasę nakrętki do klasy śruby. Śruba klasy 8 w połączeniu z nakrętką klasy 2 tworzy słaby punkt, który jest sprzeczny z celem określenia łącznika o wysokiej wytrzymałości. Aby uzyskać pełny wybór elementów złącznych ze stali nierdzewnej w wielu gatunkach i wymiarach, pełna gama śrub ze stali nierdzewnej obejmuje standardowe rozmiary metryczne zarówno w materiale 304, jak i 316, aby dopasować je do konkretnych wymagań aplikacji.