Нагрузки и моменты затяжки нержавеющего крепежа

03 января 2024

Моменты затяжки и нагрузки для нержавеющей стали

Болты, гайки, шурупы и винты из легированных сталей активно применяются в условиях повышенной влажности, на конструкциях, соприкасающихся с водой. За счет легирования хромом и никелем нержавеющий крепеж сохраняет надежность соединения и служит гораздо дольше, чем аналоги из черных металлов. Но при использовании нержавеющего крепежа важно знать допустимую нагрузку и правильные моменты затяжки, чтобы не произошло заедания. В противном случае соединение окажется слабым, возможен срыв резьбы.

Причины возникновения заеданий крепежа

Под воздействием кислорода у нержавейки окисляется наружный слой. Образуется пленка, которая дополнительно защищает металл от влаги. Но, когда крепеж затягивается, между витками резьбы болта и ответной части происходит трение от прикладываемой нагрузки. Из-за этого оксидный слой стирается, а соприкасающиеся детали начинают нагреваться. Нагрев приводит к расширению металла и возрастанию нагрузки. Металлы могут схватываться между собой, поэтому резьба начинает заедать. Внешне это проявляется в закусывании (ощущается на инструменте во время затяжки). Действие может сопровождаться дополнительными звуками.

Если продолжить закручивание, резьбу может сорвать. Придется выкручивать крепеж, заваривать отверстие, сверлить и нарезать новую резьбу. Или возможно срезание головки болта. Тогда необходимо высверливание остатка шпильки, прочистка резьбы. В любом случае это замедляет процесс, требует дополнительных действий по исправлению ситуации. Поэтому были разработаны конкретные моменты затяжки крепежа из нержавеющей стали, чтобы предотвратить проблему.

Расчет нагрузки и крутящего момента для нержавеющего крепежа

В справочной таблице на рисунке приведены детальные значения по оказываемой начальной нагрузке, моментам затяжки нержавеющего крепежа. В таблице так же указаны значения, при которых начинается разрушение. Момент затяжки и разрушения прописаны в Нм (ньютон на метр). Предварительная нагрузка указана в кН (килоньютон).

Резьба	Коэф. трения	Предварительная нагрузка (кН)			Момент затяжки (Нм)			Мин.разрушающий момент (Нм)
Резьба	Коэф. трения	А1-50	А2-70	А4-80	А1-50	А2-70	А4-80	А1-50	А2-70	А4-80
М1.6	0,1	0,4	0,55	0,55	0,1	0,1	0,2	0,15	0,2	0,24
	0,2	0,3	0,35	0,35	0,1	0,2	0,35
	0,3	0,2	0,3	0,3	0,2	0,25	0,45
М2	0,1	0,5	0,6	0,6	0,15	0,2	0,3	0,3	0,4	0,48
	0,2	0,4	0,5	0,5	0,25	0,3	0,4
	0,3	0,25	0,36	0,36	0,4	0,4	0,55
М2.5	0,1	0,65	0,9	0,9	0,25	0,45	0,6	0,6	0,9	0,96
	0,2	0,4	0,5	0,5	0,45	0,6	0,65
	0,3	0,3	0,3	0,3	0,6	0,75	0,8
М3	0,1	0,9	1	1	0,85	1	1,3	1,1	1,6	1,8
	0,2	0,6	0,65	0,65	1	1,1	1,6
	0,3	0,4	0,45	0,45	1,25	1,35	1,85
М4	0,1	1,08	2,97	2,97	0,8	1,7	2,3	2,7	3,8	4,3
	0,2	1,12	2,4	2,4	1,3	2,6	3,5
	0,3	0,9	1,94	1,94	1,5	3	4,1
М5	0,1	2,26	4,85	4,85	1,6	3,4	4,6	5,5	7,8	8,8
	0,2	1,83	3,93	3,93	2,4	5,1	6,9
	0,3	1,49	3,19	3,19	2,8	6,1	8
М6	0,1	3,2	6,85	6,85	2,8	5,9	8	9,3	13	15
	0,2	2,59	5,54	5,54	4,1	8,8	11,8
	0,3	2,09	4,49	4,49	4,8	10,4	13,9
М8	0,1	5,86	12,6	12,6	6,8	14,5	19,3	23	32	37
	0,2	4,75	10,2	10,2	10,1	21,4	28,7
	0,3	3,85	3,85	8,85	11,9	25,5	33,9
М10	0,1	9,32	20	20	13,7	30	39,4	46	65	74
	0,2	7,58	16,2	16,2	20,3	44	58
	0,3	6,14	13,1	13,1	24	51	69
М12	0,1	13,6	29,1	29,1	23,6	50	67	80	110	130
	0,2	11,1	23,7	23,7	34,8	74	100
	0,3	9	19,2	19,2	41	88	117
М14	0,1	18,7	40	40	37,1	79	106	210	290	330
	0,2	15,2	32,6	32,6	56	119	159
	0,3	12,3	26,4	26,4	68	141	188
М16	0,1	25,7	55	55	58	121	161
	0,2	20,9	44,9	44,9	86	183	245
	0,3	17	36,4	36,4	102	218	291
М18	0,1	32,2	69	69	81	174	232
	0,2	26,2	56,2	56,2	122	260	346
	0,3	21,1	45,5	45,5	144	380	411
М20	0,1	41,3	88,6	88,6	114	224	325
	0,2	33,8	72,4	72,4	173	370	494
	0,3	27,4	58,7	58,7	205	439	586
М22	0,1	50	107	107	148	318	424
	0,2	41	88	88	227	488	650
	0,3	34	72	72	272	582	776
М24	0,1	58	142	142	187	400	534
	0,2	47	101	101	284	608	810
	0,3	39	83	83	338	724	966
М27	0,1	75			275
	0,2	61			421
	0,3	50			503
М33	0,1	91			374
	0,2	75			571
	0,3	61			680
М36	0,1	114			506
	0,2	94			779
	0,3	76			929
М39	0,1	135			651
	0,2	110			998
	0,3	89			1189

Возникающее трение, приводящее к нагреву, закусыванию и заеданиям, может быть разной силы. Это зависит от точности изготовления деталей, типа и количества применяемой смазки, чистоты поверхности. В связи с этим разработали три условных коэффициента трения. Их нужно учитывать, выбирая правильный момент затяжки для нержавеющего крепежа.

Например, для болта М10 из стали А1-50 с коэффициентом трения 0,1 момент затяжки составляет 13.7 Нм. А для этого же болта М10 с коэффициентом трения 0,3 допускается момент затяжки до 24 нМ. При этом разрушающий крутящий момент наступает после 46 нМ. Если применяется крепеж из более прочной нержавеющей стали, например, А4-80, значения повышаются и составляют 39,4 и 69 нМ, соответственно. А разрушающим крутящим моментом станет 79 нМ.

Но сам коэффициент нагрузки, применяемый к крепежу из нержавеющей стали, достаточно условный и не может служить прямым руководством. В каждом конкретном случае точные значения момента затяжки и разрушения определяются опытным путем. Поэтому для выполнения ответственных болтовых соединений изготавливают черновую заготовку. На ней экспериментируют с крепежом, отмечая этапы, когда возникает трение, прихватывание материалов, срыв резьбы или срез головки болта. После этого рассчитывают оптимальные значения нагрузки и момента затяжки.

Дополнительные советы по устранению проблемы заедания

Чтобы резьбовые соединения из нержавеющего крепежа фиксировались правильно, важно, чтобы крутящий момент преобразовывался в предварительную нагрузку. Для этого нужно максимально уменьшить трение и нагрев. Для этого рекомендуется:

применять нержавеющий крепеж с накатанной резьбой. Технология создания резьбы методом накатки приводит к низкому образованию шероховатости на поверхности витков. В результате снижается трение и нагрев при заворачивании.

следить за чистотой резьбы. Если болты и гайки хранились в пыльном помещении, перед использованием их необходимо продуть сжатым воздухом. Когда на резьбе видны следы песка, стружки, крепеж промывается в бензине или керосине. Заусенцы удаляются механическим путем при помощи напильника.

использовать смазку. Смазывать можно как внутреннюю, так и наружную резьбу. Это значительно повышает скольжение и уменьшает нагрев. Для болтов и гаек из легированной стали рекомендованы пасты с содержанием твердых частиц. Если в будущем изделие будет подвергаться нагреву, применение смазки позволит разобрать соединение, не разрушая крепеж.

выполнять затяжку на малых оборотах и без пауз. Высокая скорость закручивание увеличивает выделение тепла, а паузы дают возможность металлу расшириться, что приведет к закусыванию. Плавное, равномерное, безостановочное затягивание обеспечивает оптимальную фиксацию крепежа.

Применяя эти советы и справочную информацию из таблицы, получится правильно подобрать нагрузку и момент затяжки для крепежа из нержавеющей стали.

Другие статьи