Znaki na nakrętkach i śrubach: kompletny przewodnik identyfikacyjny

Dlaczego istnieją oznaczenia elementów złącznych

Śruba bez widocznych oznaczeń i jedna z wytłoczonymi trzema promieniowymi liniami może wyglądać niemal identycznie w pojemniku z częściami. Różnica w wytrzymałości na rozciąganie między nimi może przekraczać 30 000 PSI. Oznaczenia łączników istnieją właśnie dlatego, że różnica jest niewidoczna dla oka, a użycie niewłaściwego gatunku w zastosowaniu nośnym może spowodować awarię łącznika bez ostrzeżenia.

Oznaczenia pełnią dwie różne funkcje. Pierwszym jest identyfikacja wydajności : klasa, klasa właściwości lub wytrzymałość wytłoczona na łączniku informuje instalatora dokładnie, jakie obciążenie ma przenosić dany łącznik. Drugie jest identyfikowalność : znaki identyfikacyjne producenta — litery, logo lub symbole zarejestrowane dla konkretnych producentów — umożliwiają prześledzenie poszczególnych elementów złącznych aż do partii produkcyjnej w przypadku problemów z jakością lub wycofania. Obie funkcje są obowiązkowymi wymaganiami głównych norm regulujących produkcję elementów złącznych.

Trzy organizacje definiują systemy znakowania najczęściej spotykane w światowej produkcji i budownictwie: Towarzystwo Inżynierów Motoryzacyjnych (SAE), Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) i ASTM International. Każdy z nich używa innego języka oznaczeń, a wszystkie trzy systemy mogą pojawić się na elementach złącznych w ramach tego samego obiektu lub projektu. Zrozumienie wszystkich trzech elementów stanowi podstawę prawidłowego doboru elementów złącznych.

Oznaczenia łbów śrub SAE: System linii promieniowych

SAE J429 dotyczy śrub calowych stosowanych głównie w Ameryce Północnej. Zgodnie z tą normą, stopień wytrzymałości śruby jest podawany poprzez wzór linii promieniowych wytłoczonych na górze łba sześciokątnego. Liczba linii jest obliczana według wzoru: liczba linii równa się liczbie ocen minus dwa. Oznacza to, że śruba klasy 2 nie ma linii promieniowych, śruba klasy 5 ma trzy linie, a śruba klasy 8 ma sześć linii.

Oprócz linii klasy każda śruba zgodna z SAE o średnicy większej niż ¼ cala musi być opatrzona znakiem identyfikacyjnym producenta — literą, symbolem lub kombinacją unikalną dla tego producenta i zarejestrowaną w odpowiednim organie normalizacyjnym. Znak ten pojawia się wzdłuż linii promieniowych na łbie śruby. Śruba z liniami klasy, ale bez znaku producenta, nie jest w pełni zgodna z normą SAE J429 i należy ją traktować z ostrożnością w zastosowaniach krytycznych.

Śruby imbusowe i śruby z łbem gniazdowym stanowią odmianę tego systemu. Ponieważ zagłębione gniazdo napędu zajmuje większość powierzchni czołowej, rzadko stosuje się linie promieniowe. Zamiast tego śruby imbusowe z łbem gniazdowym są zwykle oznaczone numerem klasy właściwości z boku łba lub na powierzchni gniazda — najczęściej 12,9 w przypadku wersji ze stali stopowej o wysokiej wytrzymałości, zgodnie z systemem ISO opisanym w następnej sekcji.

Metryczne oznaczenia śrub: System klas właściwości ISO

ISO 898-1 reguluje śruby metryczne i wykorzystuje numeryczny system klas właściwości, a nie linie promieniowe. Klasa jest wybita bezpośrednio na łbie śruby w postaci dwóch liczb oddzielonych kropką — na przykład 8,8, 10,9 lub 12,9. Liczby te oznaczają zarówno minimalną wytrzymałość na rozciąganie, jak i współczynnik plastyczności w jednym kompaktowym oznaczeniu.

Odczytanie klasy właściwości jest proste po zrozumieniu formuły. Liczba przed przecinkiem pomnożona przez 100 daje przybliżoną minimalną wytrzymałość na rozciąganie w megapaskalach (MPa). Liczba po przecinku pomnożona przez 10 daje granicę plastyczności jako procent wytrzymałości na rozciąganie. Zatem śruba klasy 10.9 ma minimalną wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą około 1000 MPa i granicę plastyczności wynoszącą około 90% tej wartości, co oznacza, że zaczyna się trwale odkształcać przy około 900 MPa.

Śruby metryczne ze stali nierdzewnej korzystają z osobnej konwencji znakowania zgodnie z normą ISO 3506. Format łączy w sobie kod materiału i oznaczenie wytrzymałości: A2-70 oznacza stal nierdzewną 304 o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 700 MPa; A4-70 oznacza stal nierdzewną klasy morskiej 316 o tym samym poziomie wytrzymałości; A4-80 oznacza stal nierdzewną 316 przy ciśnieniu 800 MPa. Przedrostek „A” oznacza austenityczną stal nierdzewną. Śruby z łbem sześciokątnym ze stali nierdzewnej są zwykle produkowane zgodnie ze specyfikacjami A2-70 lub A4-70, w zależności od wymagań dotyczących odporności na korozję w środowisku zastosowania.

Oznaczenia śrub konstrukcyjnych ASTM

ASTM International definiuje standardy elementów złącznych stosowanych głównie w zastosowaniach konstrukcyjnych. W przeciwieństwie do systemu linii promieniowych SAE lub systemu numerycznego ISO, śruby ASTM są zwykle oznaczane alfanumerycznymi oznaczeniami wybitymi bezpośrednio na łbie śruby, którym towarzyszy znak identyfikacyjny producenta.

ASTM A307 obejmuje śruby ze stali węglowej do ogólnego zastosowania konstrukcyjnego. Śruby klasy A nie mają żadnych specjalnych oznaczeń poza znakiem producenta; Śruby klasy B do kołnierzowych połączeń rurowych są podobnie identyfikowane. Są to elementy złączne o stosunkowo niskiej wytrzymałości, przeznaczone do niekrytycznych połączeń konstrukcyjnych.

ASTM A325 to standard dla śrub konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości stosowanych w połączeniach stal-stal. Na łbie śruby oznaczono „A325” wraz z symbolem identyfikacyjnym producenta. Śruby te mają minimalną wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą 120 000 PSI dla średnic do 1 cala i stanowią standardową specyfikację dla konstrukcji stalowych konstrukcyjnych w Ameryce Północnej.

ASTM A490 obejmuje śruby konstrukcyjne o bardzo dużej wytrzymałości i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 150 000 PSI. Głowica oznaczona „A490”. Są one przeznaczone do najbardziej wymagających połączeń konstrukcyjnych — ciężkich ram stalowych, konstrukcji mostowych i konstrukcji przemysłowych narażonych na znaczne obciążenia dynamiczne.

Ważna różnica: śrub ASTM nie wolno nigdy zastępować śrubami SAE o pozornie podobnej wytrzymałości bez sprawdzenia, czy właściwości mechaniczne i standardy wymiarowe są zgodne. Normy opracowano dla różnych środowisk zastosowań końcowych i ich równoważność nie jest bezpośrednia.

Oznaczenia nakrętek: System pozycjonowania zegara

Oznaczenia nakrętek opierają się na innej logice niż oznaczenia śrub, częściowo dlatego, że płaska powierzchnia łożyska nakrętki sześciokątnej zapewnia mniejszy obszar znakowania niż łeb śruby, a częściowo dlatego, że nakrętki różnych gatunków są często używane zamiennie w sposób, który sprawia, że identyfikacja wizualna na powierzchni czołowej łożyska jest niepraktyczna. System SAE rozwiązuje ten problem za pomocą oznaczenia pozycji zegara na jednym z sześciokątnych spłaszczeń.

Zgodnie z normą SAE J995 gatunek nakrętki sześciokątnej jest oznaczony pojedynczym promieniowym oznaczeniem na jednym płaskowniku, umieszczonym tak, aby odpowiadał pozycji godziny na tarczy zegara odpowiadającej numerowi gatunku. Nakrętka klasy 5 ma oznaczenie na godzinie 5. Nakrętka klasy 8 ma oznaczenie na godzinie 8. Umożliwia to identyfikację gatunku nawet wtedy, gdy powierzchnia łożyska styka się z powierzchnią lub podkładką.

Znaki mogą być wypukłe (wytłoczone podczas formowania) lub wgniecione (stemplowane po uformowaniu) – oba są dopuszczalne w ramach normy. Niektóre nakrętki posiadają również znak identyfikacyjny producenta na powierzchni łożyska lub na sąsiednim spłaszczeniu.

ASTM A563 reguluje wymagania dotyczące oznakowania konstrukcyjnych nakrętek sześciokątnych stosowanych w połączeniu ze śrubami A325 i A490. Zgodnie z tą normą gatunek nakrętki jest identyfikowany poprzez kombinację cyfr arabskich i liter wytłoczonych na powierzchni nakrętki. Aby zapoznać się ze szczegółowym zestawieniem konkretnych wymagań dotyczących oznakowania i oznaczeń stopni, Oficjalna specyfikacja normy ASTM A563 dla nakrętek ze stali węglowej i stopowej podaje wiarygodne odniesienie. Nakrętki sześciokątne ze stali nierdzewnej są zgodne z normą ISO 3506-2 i są oznaczone tym samym kodem materiału A2 lub A4, co pasująca do nich śruba, dzięki czemu klasyfikacja odporności na korozję jest widoczna na obu współpracujących elementach. Nakrętki kołnierzowe sześciokątne nosić oznaczenia gatunku na powierzchni czołowej kołnierza lub na powierzchni sześciokątnej, w zależności od procesu produkcyjnego producenta.

Wykończenie powierzchni i ślady powłoki

Poza klasą wytrzymałości, oznaczenia elementów złącznych czasami informują o obróbce powierzchni — powłoce lub wykończeniu nakładanym po wyprodukowaniu w celu zapewnienia odporności na korozję, smarowności lub określonych właściwości elektrycznych. Oceny te są mniej znormalizowane niż oceny ocen, ale są zgodne z rozpoznawalnymi konwencjami.

Cynkowanie (galwaniczne): Często oznaczane przyrostkiem „Zn” lub kodem koloru (zwykle przezroczysty/srebrny w przypadku standardowej blachy cynkowej). Nie istnieje żadne uniwersalne oznaczenie stemplowane, ale dokumentacja produktu i opakowanie będą określać normę powlekania (np. ISO 4042 lub ASTM B633).

Cynkowanie ogniowe: Tworzy grubą powłokę cynkową rozpoznawalną po matowej, lekko szorstkiej fakturze. Ocynkowane elementy złączne konstrukcyjne spełniające normę ASTM A153 są wyszczególniane w dokumentach zamówienia, a nie oznaczane na samym łączniku, ponieważ grubość powłoki sprawia, że ​​dodatkowe tłoczenie jest niepraktyczne w przypadku mniejszych średnic.

Gatunki stali nierdzewnej: Jak opisano w części dotyczącej oznaczeń metrycznych, oznaczenia A2 i A4 na łbach śrub i powierzchniach nakrętek bezpośrednio informują o klasie materiału i odporności na korozję. Jest to najwyraźniejszy przykład właściwości powierzchni/materiału zakodowanych bezpośrednio w systemie znakowania elementów złącznych.

Czarny tlenek/fosforan: Te powłoki konwersyjne zapewniają minimalną odporność na korozję i są zwykle używane do celów estetycznych lub łagodnych zastosowań wewnętrznych. Nie istnieje żadne znormalizowane oznakowanie; identyfikacja odbywa się poprzez wizualną kontrolę ciemnego matowego lub czarnego wykończenia powierzchni w połączeniu z dokumentacją produktu.

Kiedy wykończenie powierzchni wpływa na zależność momentu obrotowego od naprężenia – tak jak ma to miejsce w przypadku smarowanych lub woskowanych elementów złącznych – specyfikacja powłoki staje się krytycznym elementem procedury montażu, a nie tylko kwestią korozji. Elementy złączne smarowane suchą powłoką często są opatrzone w dokumentacji produktu zapisem „wosk” lub „teflon”, a nie stemplem.

Wykorzystanie oznaczeń do weryfikacji zakupów

Dla nabywców i menedżerów ds. jakości zaopatrujących się w elementy złączne w dużych ilościach, oznaczenia łbów są narzędziem weryfikacji pierwszej linii podczas kontroli przychodzącej. Przesyłkę śrub rzekomo należących do klasy 8 lub klasy właściwości 10.9 należy przed przyjęciem do magazynu sprawdzić na miejscu pod kątem zgodności ze specyfikacjami oznakowania — wizualna weryfikacja oznakowania zajmuje kilka sekund w przypadku każdej sztuki i pozwala wykryć najczęstsze formy błędnego przedstawienia klasy lub błędu opakowania.

Dwie najważniejsze kontrole podczas zakupów to: po pierwsze, potwierdzenie, że oznaczenie gatunku dokładnie odpowiada specyfikacji zakupu; po drugie, należy sprawdzić, czy obok oznaczenia klasy znajduje się znak identyfikacyjny producenta. Śruba z liniami jakości, ale bez znaku producenta, nie spełnia wszystkich wymagań SAE J429 lub ISO 898-1 i nie można jej wyśledzić w przypadku wady jakościowej. Nieoznaczone śruby należy traktować jako śruby klasy 2 / klasy właściwości 5.8, niezależnie od jakichkolwiek roszczeń ustnych lub na opakowaniu.

Gatunki nakrętek i śrub również muszą być odpowiednio dopasowane. Ogólna zasada jest taka, że ​​klasa nakrętki musi być równa lub większa niż klasa śruby — połączenie nakrętki klasy 5 ze śrubą klasy 8 powoduje, że połączenie ze słabszym elementem jest punktem awarii, co mija się z celem użycia śruby wyższej jakości. Nakrętki samozabezpieczające posiadają oznaczenia klasy zgodnie z tymi samymi konwencjami SAE i ISO, co standardowe nakrętki sześciokątne; ich funkcja blokowania nie zmienia klasyfikacji gatunku ani wymagań dotyczących dopasowania.

Wreszcie, w jednym połączeniu nie wolno mieszać elementów złącznych SAE i metrycznych. Pomimo widocznych podobieństw w wytrzymałości między na przykład SAE Grade 5 i ISO 8.8, kształty gwintów i skoki są niezgodne. Wkręcenie śruby metrycznej w otwór gwintowany SAE — lub odwrotnie — spowoduje, że połączenie będzie wyglądało na zmontowane, ale będzie przenosić ułamek swojej nośności znamionowej. Istnieją systemy znakowania specjalnie po to, aby temu zapobiec: śruba oznaczona liniami promieniowymi ma szereg calowy; śruba oznaczona numerem klasy właściwości jest śrubą metryczną. To rozróżnienie jest widoczne w czasie krótszym niż jedna sekunda na każdym oznaczonym łączniku.