Analiza materijala vijaka

Vijci su spojni elementi koji se po klasi mehaničkih svojstava razvrstavaju u obične vijke ivijci visoke čvrstoće. Različiti materijali izravno utječu na mehaničku izvedbu i primjenjivi raspon vijaka. Ispod je analiza najčešće korištenih materijala za vijke za odabir reference.

1. Uobičajeni materijali za obične vijke

Vijci ispod klase svojstava 8.8 su vijci obične čvrstoće, općenito izrađeni od niskougljične ili srednje ugljične čelične žice hladnim nabijanjem i valjanjem navoja, bez toplinske obrade kaljenja i popuštanja. Uzimajući najčešće korištenu klasu 4.8 kao primjer: nominalna vlačna čvrstoća nije manja od 400 MPa, omjer razvlačenja i vlačne čvrstoće je 0,8, a nazivna čvrstoća tečenja nije manja od 400 × 0.8=320 MPa.

Uobičajene vrste žičane šipke za obične vijke uključuju:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Druge čelične šipke od ugljičnog čelika ispunjavaju zahtjeve performansi

Gore navedene šipke od ugljičnog čelika su inherentno nemagnetske; nemagnetske karakteristike uglavnom se odnose naspojnice od nehrđajućeg čelika. Nakon hladne obrade, austenitni nehrđajući čelici razvijaju slab magnetizam: 304M nakon hladne obrade ima magnetizam od približno 1,6 μ do 2,0 μ, 304HC približno 1,01 μ do 1,6 μ, a stupanj 316 nakon hladne obrade ima magnetizam ispod 1,01 μ.

2. Uobičajeni materijali za vijke visoke čvrstoće

Vijci visoke čvrstoće zahtijevaju materijale s većom vlačnom čvrstoćom kako bi zadovoljili veće zahtjeve predopterećenja i nosivosti. Toplinska obrada kaljenjem i popuštanjem ima značajan utjecaj na čvrstoću materijala. Nakon kaljenja, 40Cr općenito ne može stabilno zadovoljiti zahtjeve materijala za strukturne vijke visoke čvrstoće klase 10.9S; pod ograničenim uvjetima inspekcije, površinska tvrdoća nakon kaljenja može se koristiti kao preliminarna referenca za stupanj čvrstoće materijala. Pod velikim naprezanjem, vijci visoke čvrstoće izrađeni od različitih materijala pokazuju različitu otpornost na odgođeni lom.

2.1 40Cr vijci visoke čvrstoće

Vijci visoke čvrstoće 40Cr uglavnom se koriste u rešetkastim prostornim nosačima spojeva vijak-kugla. Njihova proračunska čvrstoća općenito je 390 MPa (d Veći ili jednak 30 mm) ili 430 MPa (d < 30 mm), s relativno niskim predvlačnim naprezanjem pri normalnom radu. Kada se primjenjuje u uvjetima koji zahtijevaju veliko prednaprezanje, otpornost materijala na odgođeni lom mora se pažljivo procijeniti i osigurati.

2.2 20MnTiB vijci visoke čvrstoće

20MnTiB je čelik od legure bora s niskim udjelom ugljika. Nakon kaljenja i popuštanja, daje dobro uravnotežena sveobuhvatna svojstva, a njegova otpornost na odgođeni lom je bolja od otpornosti 40Cr i 40B, što ga čini prikladnim za spojne sklopove čeličnih konstrukcija s velikim prednaprezanjem i velikim naprezanjem.

2.3 Standardno preporučeni odabir materijala

Prema trenutnom kineskom nacionalnom standardu za veliku čvrstoćuvijak sa šesterokutnom glavom, sklopovi matica i podloška za čelične konstrukcije, preporučeni materijali za vijke klase 10.9S su sljedeći:

Veličina manja ili jednaka M24: 20MnTiB;

Veličina M27–M30: 35VB.

Visokočvrste vijke velikog promjera teško je očvrsnuti tijekom kaljenja, stoga treba izbjegavati pretjerano velike promjere. Ako su potrebni vijci velikog promjera, radno naprezanje mora se smanjiti na odgovarajući način, a očvrsljivost materijala mora se provjeriti kako bi se zadovoljili zahtjevi izvedbe poprečnog presjeka.

3. Sažetak

I za obične vijke i za vijke visoke čvrstoće, odabir materijala izravno utječe na čvrstoću, žilavost, otpornost na zamor, otpornost na odgođeni lom i primjenjivi raspon usluga. Tijekom odabira, odgovarajući materijali i procesi toplinske obrade bit će odabrani u skladu s razredom opterećenja, zahtjevima za predopterećenje, radnim okruženjem i relevantnim standardima kako bi se osigurala pouzdanost spojeva.