какую нагрузку выдерживает резьба м20 на разрыв

Как рассчитывается прочность болтов

На каждый болт, изготовленный по установленным стандартам, наносится маркировка:

Класс прочности состоит из двух цифр разделенных точкой:

Например, маркировка 9.8 обозначает:

Все болты с прочностью не меньше чем 800 Н/мм2, согласно международной классификации принято относить к высокопрочной группе. Это значит, что все изделия с маркировкой 8.8 и выше относятся к высокопрочной группе.

Что такое текучесть материала

Другим примером из практики может послужить процесс вкручивания гайки в болт, который способен увеличить свою длину только при определенном воздействии на него. При чрезмерном усилии при закручивании гайки произойдет не увеличение длины болта, ка срыв резьбы на креплении.

Следующий показатель, используемый при расчете прочности болтов — процент удлинения. Он показывает длину деформированной детали до выхода ее со строя. Каждый болт в определенной степени можно считать гибким и способным удлиняться до определенного показателя не нарушая своих качеств. Измеряется этот показатель в процентах, на сколько может удлиняться деталь, по сравнению с первоначальными параметрами.

Твердость материала

Устаревшая система измерения (ГОСТ) не удела достаточного внимание нагрузкам на болтовые соединения. Именно по этой причине метизы, выпущенные до принятия международной классификации, были существенно ниже по качеству, чем современные. Пример расчета нагрузки на металл при использовании классификации прочности: Крепление М12, при прочности 8.8, с диаметром 10.7 мм, при максимальном сечении 89.97 мм2. Нагрузка на крепление будет равна (8Х8Х10)Х89,87=57520 Н.

Таблица предельных нагрузок для болтов изготовленных из углеродистых и нержавеющих сталей

Источник

Прочность болтов

Расчет нагрузки на болт

Маркировка головки болта обычно содержит следующие данные:

— клеймо завода изготовителя (JX, THE, L, WT, и т.п.);
— класс прочности;
— стрелка «против часовой стрелки» (если левая резьба).

Первая цифра обозначает номинальное временное сопротивление (предел прочности на разрыв): 1/100 Мпа (1/100 Н/мм 2 ;

1/10 кг/мм 2 ). Пример: (класс прочности 9.8) 9*10=900 Мпа (900 Н/мм 2 ; 91,71 кг/мм 2 ).

Вторая цифра обозначает процентное отношение предела текучести к временному сопротивлению (пределу прочности на разрыв): 1/10%. Пример: (класс прочности 9.8) 9*8=720 Мпа (720 Н/мм 2 ; 73,37 кг/мм 2 ).

По действующей международной классификации к высокопрочным болтам относятся изделия, временное сопротивление которых больше или равно 800 Мпа (800 Н/мм 2 ; 81,52 кг/мм 2 ). Соответсвенно начиная с 8.8 для болтов и 8 для гаек.

Примеры текучести материала

Примером может послужить обычная кухонная вилка. Изогнув её в одном направлении, можно получить совершенно другой предмет, значит нарушилась ее текучесть, что привело к деформации. Материал при этом только деформировался, но не сломался, что свидетельствует о большой степени упругости стали. Вывод: максимальная прочность намного выше текучести.

Аналогичным практическим примером может послужить вкручивание гайки: сам болт увеличивает длину только после определенного действия над ним. При неблагоприятном исходе эксперимента может состояться срыв резьбы на креплении.

Можно просмотреть тематический ролик, который покажет способ испытания болтов.

Твердость материала

Твёрдость по Бринеллю – это характеристика, которая позволяет определить твёрдость материала.

Крепежи из нержавеющий стали тоже оснащены специальной маркировкой на верхушке крепления.

Например, значение 70 – самое стандартное и демонстрирует максимальную прочность крепежа из нержавеющей стали.

Максимальная текучесть для нержавеющих метизов, часто лишь справочное значение.

Текучесть в данном случае будет составлять 250 Н/мм2 для A2-70 и около 300 Н/мм2 для A4-80.

Приблизительное увеличение при этом будет не больше чем 40%. Иными словами, данный вид стали отменно меняет форму перед тем, как произойдёт непоправимая деформация.

Старые отечественные методы измерения по ГОСТ-у не позволяли уделить должное внимание максимально допустимым нагрузкам на болты, поэтому выпускаемые метизы были значительно ниже по качеству относительно современных.

Пример, чтобы максимально точно рассчитать нагрузку на материал, используя классификацию прочности:

Крепление М12 с прочностью 8.8 размером d2 = 10,7мм и максимально продолжительностью сечения 89,87мм2. В этом случае максимально допустимая степень нагрузки будет: (8*8*10)*89,87 ;0) = 57520 Ньютон.

Таблица нагрузок для болтов из углеродистой и из нержавеющей стали.

Дополненная таблица максимальных нагрузок на нержавеющие материалы и высокопрочные соединения.

Чтобы быть уверенным в безопасности нагрузки, можно без зазрения совести разделять нагрузку в Ньютонах на тридцать.

Источник

Какую нагрузку выдерживает резьба м20 на разрыв

Для изделий из углеродистой стали, класс прочности обозначают двумя цифрами через точку.
Пример: 4.6, 8.8, 10.9, 12.9.

Вот тут есть небольшой ролик с испытанием болтов на разрыв, наглядно демонстрирующий протекающие процессы.

Значение 70 – является стандартным пределом прочности нержавеющего крепежа и принимается в расчет пока явно не указано 50 или 80.

Предел текучести для нержавеющих болтов и гаек является справочным значением и составляет около 250 Н/мм2 для A2-70 и около 300 Н/мм2 для A4-80. Относительное удлинение при этом составляет около 40%, т.е. нержавейка хорошо “тянется” после превышения предела текучести, прежде чем наступит необратимая деформация. В сравнении с углеродистыми сталями относительное удлинение для ST-8.8 составляет 12%, а для ST-4.6 соответственно 25%

Для болта M12 из нержавеющей стали A2-70 та же расчетная рабочая нагрузка не должна превышать половину значения предела текучести и составит 250 x 89,87 / 20 = приблизительно 1,12 тонны, а для M12 A4-80 – 1,34 тонны.

В сокращенном виде этот материал изложен на последней странице крепежного каталога.

Дополнительные таблицы, сделанные еще перед выходом статьи в 2008 году и добавленные 21.09.2011 спустя почти четыре года. Добавлены сведения для нержавейки A2-50 и высокопрочных ST-10.9. Коэффициент запаса равен двум. Можно перестраховаться и смело делить на тридцать нагрузку в Ньютонах. Кстати, на такелаже именно так и делают, только делят нагрузку на сорок, т.е. принимают запас равным четырем.

Источник

Какую нагрузку выдерживает резьба м20 на разрыв

ГОСТ 1759.4-87
(ИСО 898-1-78)

БОЛТЫ, ВИНТЫ И ШПИЛЬКИ

Механические свойства и методы испытаний

Bolts, screws and studs.
Mechanical properties and test methods

МКС 21.060.10
ОКП 12 8200; 12 8400

Дата введения 1989-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.12.87 N 5112

3. Стандарт полностью соответствует международному стандарту ИСО 898-1-78

4. ВЗАМЕН ГОСТ 1759-70 (в части механических свойств и методов испытаний болтов, винтов и шпилек)

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, приложения

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 3-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 5-6-93)

7. ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 1989 г. (ИУС 2-90)

1. СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ

Система обозначений классов прочности болтов, винтов и шпилек приведена в табл.1.

По оси абсцисс дано номинальное значение временного сопротивления в Н/мм ;

Обозначение класса прочности состоит из двух цифр:

первая соответствует 1/100 номинального значения временного сопротивления разрыву в Н/мм ;

Минимальный (или условный) предел текучести и минимальное временное сопротивление равны или больше их номинальных значений.

_________________
* Применяется только для изделий с диаметром резьбы 16 мм.

Примечание. Не все классы прочности, приведенные в табл.1, могут использоваться для всех крепежных изделий. Указание о применении определенных классов прочности для стандартизованных изделий приведены в соответствующих стандартах на эти изделия. Для нестандартизованных изделий рекомендуется делать выбор по аналогии.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МАТЕРИАЛ

В табл.2 указаны стали для изготовления болтов, винтов и шпилек различных классов прочности и их термообработка.

Химический состав сталей обязателен только для тех крепежных изделий, которые не могут быть испытаны на растяжение.

Минимальная температура отпуска, указанная в табл.2, обязательна для классов прочности от 8.8 до 12.9.

Материал и обработка

Химический состав
(контрольный анализ), %

Температура отпуска °С, мин.

Углеродистая сталь с добавками (бор, марганец или хром) закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь без добавок закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (бор, марганец или хром) закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь без добавок закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (бор, марганец или хром) закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь без добавок закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (бор, марганец или хром) закаленная и отпущенная

Легированная сталь закаленная и отпущенная

Легированная сталь закаленная и отпущенная

* Для данных классов прочности допускается применение автоматных сталей с содержанием серы, фосфора и свинца не более 0,34%; 0,11%; 0,35% соответственно.

** Для размеров свыше М20 с целью достижения необходимой прокаливаемости могут применяться стали, рекомендуемые для изделий класса прочности 10.9.

*** В случае обычной углеродистой стали с добавками бора, с содержанием углерода менее 0,25% (анализ пробы из ковша), минимальное содержание марганца должно быть 0,6% для класса прочности 8.8 и 0,7% для классов прочности 9.8 и 10.9.

Изделия должны дополнительно маркироваться путем подчеркивания символа класса прочности (см. ГОСТ 1759.0).

Материалы, предназначенные для этих классов прочности, должны обладать прокаливаемостью, достаточной для получения структуры, содержащей приблизительно 90% мартенсита в сердцевине резьбового участка крепежного изделия в состоянии закалки перед отпуском.

На крепежных изделиях класса прочности 12.9, подвергаемых действию растягивающих напряжений, не допускается определяемый металлографическим исследованием белый фосфористый налет.

Легированная сталь должна содержать один или несколько легирующих элементов: хром, никель, молибден или ванадий.

Допускается применять другие материалы и виды термообработки по соглашению между изготовителем и потребителем, если изготовитель гарантирует выполнение всех механических свойств, предусмотренных настоящим стандартом.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Источник

Какую нагрузку выдерживает резьба м20 на разрыв

ГОСТ Р 52627-2006
(ИСО 898-1:1999)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БОЛТЫ, ВИНТЫ И ШПИЛЬКИ

Механические свойства и методы испытаний

Bolts, screws and studs. Mechanical properties and test methods

Дата введения 2008-01-01

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ФГУП «ВНИИНМАШ») и Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт» (ФГУП «НАМИ») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 229 «Крепежные изделия»

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам, межгосударственным стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок, приведены в приложении Б

ПЕРЕИЗДАНИЕ (по состоянию на март 2008 г.)

Введение

— расширена область применения стандарта до диаметров резьбы М48;

— приведены дополнительные диаметры резьбы болтов, винтов и шпилек М42, М45, М48, отсутствующие в международном стандарте, а также значения пробных и разрушающих нагрузок для крепежных изделий указанных диаметров резьбы.

Указанные дополнительные требования, включенные в настоящий стандарт, а также дополнительные числовые значения в таблицах выделены курсивом*.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает механические свойства болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей при испытании в условиях с температурой окружающей среды от 10 °С до 35 °С.

Изделия, соответствующие требованиям настоящего стандарта, оцениваются только в указанном температурном диапазоне и могут не сохранять установленные механические и физические свойства при более высоких и более низких температурах. В приложении А приведены для примера возможные уменьшения предела текучести или условного предела текучести при повышенных температурах.

При температурах меньших, чем температуры указанного диапазона, могут произойти значительные изменения свойств, например изменение ударной вязкости. Если крепежные изделия предполагается использовать при температурах, значения которых лежат за пределами указанного температурного диапазона, потребитель должен удостовериться в том, что механические и физические свойства крепежных изделий соответствуют конкретным условиям их эксплуатации.

Некоторые крепежные изделия могут не соответствовать требованиям настоящего стандарта, предъявляемым к испытаниям на растяжение или кручение. Это может быть из-за геометрии головок крепежных изделий, когда площадь сдвига в головке сравнима с площадью расчетного сечения в резьбе. Примерами таких головок являются потайная головка, полупотайная головка и низкая цилиндрическая головка (см. раздел 6).

Стандарт распространяется на болты, винты и шпильки:

— с крупной резьбой М1,6-М48 и с мелкой резьбой М8х1-М48х3;

— с треугольной метрической резьбой по ГОСТ 24705;

— с допусками резьбы по ГОСТ 16093;

— из углеродистой нелегированной или легированной стали.

Стандарт не распространяется на установочные винты и аналогичные резьбовые крепежные детали, не подвергаемые растягивающим нагрузкам (ГОСТ 25556).

Стандарт не распространяется на болты, винты и шпильки с такими особыми свойствами, как:

— способность сохранять свойства при температурах выше плюс 300 °С (плюс 250 °С для класса прочности 10.9) или ниже минус 50 °С;

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты.

3 Система обозначений

Обозначение класса прочности включает два числа:

— первое число равняется 1/100 номинального значения предела прочности на растяжение в ньютонах на квадратный миллиметр (см. таблицу 3, пункт 5.1);

— второе число равняется умноженному на 10 отношению предела текучести (условного предела текучести ) к номинальному пределу прочности на растяжение (коэффициент предела текучести).

Произведение этих двух чисел равняется 1/10 предела текучести в ньютонах на квадратный миллиметр.

Минимальный предел текучести (или минимальный условный предел текучести ) и минимальный предел прочности на растяжение равны номинальным значениям или превышают их (см. таблицу 3).

4 Материалы

В таблице 2 приведены типы сталей для изготовления болтов, винтов и шпилек разных классов прочности, химический состав сталей и минимальные температуры отпуска.

Материал
и обработка

Ограничения на химический состав
(контрольный анализ) % ( )

Температура отпуска, °С, не менее

Углеродистая сталь с добавками (например, B, Mn или Cr), закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь, закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (например, B, Mn или Cr), закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь, закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (например, B, Mn или Cr), закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь, закаленная и отпущенная

Углеродистая сталь с добавками (например, B, Mn или Cr), закаленная и отпущенная

Легированная сталь, закаленная и отпущенная

Легированная сталь, закаленная и отпущенная

Содержание бора может достигать 0,005% при условии, что неэффективный бор контролируется добавлением титана и/или алюминия.

Для этих классов прочности допускается применять автоматную сталь с максимальным содержанием: 0,34% серы, 0,11% фосфора, 0,35 % свинца.

При номинальных диаметрах свыше 20 мм для получения достаточной прокаливаемости можно применять стали, предусмотренные для класса прочности 10.9.

Изделия из этих сталей следует дополнительно маркировать знаком подчеркивания обозначения класса прочности (см. раздел 9). Все характеристики, установленные в таблице 3 для класса прочности 10.9, должны быть у изделий класса прочности 10.9, однако из-за более низкой температуры отпуска для изделий этого класса характеристики релаксации напряжений в этих изделиях при повышенных температурах будут другими (см. приложение А).

Материал этих классов прочности должен иметь такую прокаливаемость, чтобы непосредственно после закалки перед отпуском получалась структура, состоящая приблизительно на 90% из мартенсита в сердцевине резьбовых участков крепежных изделий.

Эта легированная сталь должна содержать, по меньшей мере, один из следующих легирующих элементов в указанном минимальном количестве: 0,30% хрома, 0,30% никеля, 0,20% молибдена, 0,10% ванадия. Если сталь содержит два, три или четыре этих элемента, а содержание отдельных легирующих элементов меньше значений, приведенных выше, то предельное значение для определения класса составляет 70% суммы отдельных предельных значений, приведенных выше, для двух, трех или четырех рассматриваемых элементов.

Для класса прочности 12.9 не допускается наличие обогащенного фосфором белого слоя, обнаруживаемого металлографическим способом, на верхних поверхностях, подвергаемых растягивающему напряжению.

Химический состав и температура отпуска в настоящее время исследуются и будут уточнены.

Источник