Навантаження та моменти затяжки нержавіючого кріплення
Моменти затягування і навантаження для нержавіючої сталі
Болти, гайки, шурупи та гвинти з легованих сталей активно застосовуються в умовах підвищеної вологості, на конструкціях, що мають контакт з водою. Завдяки легуванню хромом та нікелем нержавійне кріплення зберігає надійність з'єднання і прослужить набагато довше, ніж аналоги з чорних металів. Але під час використання нержавіючого кріплення важливо знати допустиме навантаження і правильні моменти затягування, щоб не сталося заїдання. Інакше з'єднання виявиться слабким, можливий зрив різьби.
Причини виникнення заїдань
Під впливом кисню в нержавіючій сталі окислюється зовнішній шар. Утворюється плівка, яка додатково захищає метал від вологи. Але, коли кріплення затягується, між витками різьби болта та відповідною частини відбувається тертя від навантаження, що додається. Через це оксидний шар треться, а деталі, що стикаються, починають нагріватися. Нагрівання призводить до розширення металу та зростання навантаження. Метали можуть схоплюватися між собою, тому різьбу починає заїдати. Ззовні це проявляється в закушуванні (відчувається на інструменті під час затягування). При цьому може бути чутно характерні звуки.
Якщо продовжити закручування, різьбу може зірвати. Доведеться викручувати кріплення, заварювати отвір, свердлити й нарізати нову різьбу. Або можливе зрізання головки болта. Тоді необхідно висвердлювати залишку шпильки й прочищувати різьбу. У будь-якому разі це уповільнює процес, вимагає додаткових дій із виправлення ситуації. Тому були розроблені конкретні моменти затягування кріплення з нержавійної сталі, щоб запобігти проблемі.
Розрахунок навантаження й крутного моменту для нержавіючого кріплення
У довідковій таблиці на рисунку наведені значення щодо початкового навантаження, моменту затягування кріплення. У таблиці також вказані значення, за яких починається руйнування. Момент затягування й руйнування прописані в Нм (ньютон на метр). Попереднє навантаження зазначене в кН (кілоньютон).
| Різьба | Коеф. тертя | Попереднє навантаження (кН) | Момент затягування (Нм) | Мін. руйнівний момент (Нм) | ||||||
| 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 | ||||||||
Тертя, що виникає що призводить до нагрівання, закушування й заїдання, може бути різної сили. Це залежить від точності виготовлення деталей, типу та кількості використовуваного мастила, чистоти поверхні. У зв'язку з цим розробили три умовні коефіцієнти тертя. Їх потрібно враховувати, вибираючи правильний момент затягування для кріплення.
Наприклад, для болта М10 зі сталі А1-50 з коефіцієнтом тертя 0,1 момент затягування становить 13.7 Нм. А для цього ж болта М10 з коефіцієнтом тертя 0,3 допускається момент затягування до 24 нМ. Водночас крутний момент, що руйнує, настає після 46 нМ. Якщо застосовується кріплення з міцнішої нержавійної сталі, наприклад, А4-80, значення підвищуються і становлять 39,4 і 69 нМ відповідно. А тим, що руйнує крутним моментом, стане 79 нМ.
Але сам коефіцієнт навантаження, що застосовується до кріплення з нержавійної сталі, досить умовний і не може бути прямим керівництвом. У кожному конкретному випадку точні значення моменту затягування й руйнування визначаються досвідченим способом. Тому для виконання відповідальних болтових з'єднань виготовляють чорнову заготовку. На ній експериментують із кріпленням, відзначаючи етапи, коли виникає тертя, прихоплювання матеріалів, зрив різьби або зріз головки болта. Після цього розраховуються оптимальні значення навантаження й моменту затягування.
Додаткові поради щодо усунення проблеми заїдання
Щоб різьбові з'єднання нержавіючого кріплення фіксувалися правильно, важливо, щоб крутний момент перетворився на попереднє навантаження. Для цього потрібно максимально зменшити тертя й нагрівання. Для цього рекомендується:
застосовувати кріплення з накатаною різьбою. Технологія створення різьби методом накатки призводить до низького утворення шорсткості на поверхні витків. Унаслідок цього знижується тертя й нагрівання під час загвинчування.
стежити за чистотою різьби. Якщо болти та гайки зберігалися в пильному приміщенні, перед використанням їх необхідно продути стисненим повітрям. Коли на різьбі видно сліди піску, стружки, кріплення промивається в бензині або гасі. Задирки видаляються механічним способом за допомогою напилка.
використовувати мастило. Змащувати можна як внутрішню, так і зовнішню різьбу. Це неабияк підвищує ковзання і зменшує нагрівання. Для болтів і гайок із легованої сталі рекомендовані пасти з вмістом твердих частинок. Якщо в майбутньому виріб буде зазнавати нагрівання, застосування мастила дасть змогу розібрати з'єднання, не руйнуючи кріплення.
виконувати затягування на малих обертах і без пауз. Висока швидкість закручування збільшує виділення тепла, а паузи дають можливість металу розширитися, що призведе до закушування. Плавне, рівномірне, безупинне затягування забезпечує оптимальну фіксацію кріплення.
Застосовуючи ці поради та довідкову інформацію з таблиці, вийде правильно підібрати навантаження й момент затягування для кріплення з нержавіючої сталі.
