Analyse von Schraubenmaterialien

Schrauben sind Verbindungselemente, die nach der Klasse der mechanischen Eigenschaften in gewöhnliche Schrauben und eingeteilt werdenhochfeste Schrauben. Unterschiedliche Materialien wirken sich direkt auf die mechanische Leistung und den anwendbaren Schraubenbereich aus. Nachfolgend finden Sie eine Analyse häufig verwendeter Schraubenmaterialien als Auswahlhilfe.

1. Gemeinsame Materialien für gewöhnliche Schrauben

Schrauben unterhalb der Festigkeitsklasse 8.8 sind Schrauben normaler Festigkeit, die im Allgemeinen aus Walzdraht aus Stahl mit niedrigem oder mittlerem Kohlenstoffgehalt durch Kaltstauchen und Gewindewalzen ohne Abschreck- und Anlasswärmebehandlung hergestellt werden. Nehmen wir als Beispiel die am häufigsten verwendete Klasse 4.8: Die Nennzugfestigkeit beträgt nicht weniger als 400 MPa, das Verhältnis von Streckgrenze zu Zug beträgt 0,8 und die Nennstreckgrenze beträgt nicht weniger als 400 × 0.8=320 MPa.

Zu den gängigen Walzdrahtqualitäten für gewöhnliche Schrauben gehören:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Andere Walzdrähte aus Kohlenstoffstahl, die den Leistungsanforderungen entsprechen

Die oben genannten Walzdrähte aus Kohlenstoffstahl sind von Natur aus nicht magnetisch; Die nichtmagnetischen Eigenschaften gelten hauptsächlich fürVerbindungselemente aus Edelstahl. Nach der Kaltumformung entwickeln austenitische Edelstähle einen schwachen Magnetismus: 304M hat nach der Kaltumformung einen Magnetismus von etwa 1,6 μ bis 2,0 μ, 304HC etwa 1,01 μ bis 1,6 μ und Sorte 316 hat nach der Kaltumformung einen Magnetismus von weniger als 1,01 μ.

2. Gängige Materialien für hochfeste Schrauben

Hochfeste Schrauben erfordern Materialien mit höherer Zugfestigkeit, um höheren Vorspannungs- und Tragfähigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Die Wärmebehandlung durch Abschrecken und Anlassen hat einen erheblichen Einfluss auf die Materialfestigkeit. Nach dem Anlassen kann 40Cr im Allgemeinen die Materialanforderungen von hochfesten Strukturschrauben der Klasse 10.9S nicht stabil erfüllen; Unter eingeschränkten Prüfbedingungen kann die Oberflächenhärte nach dem Anlassen als vorläufige Referenz für die Festigkeitsklasse des Materials verwendet werden. Hochfeste Schrauben aus unterschiedlichen Werkstoffen weisen bei hoher Beanspruchung eine unterschiedliche verzögerte Bruchfestigkeit auf.

2.1 40Hochfeste Cr-Schrauben

Hochfeste 40Cr-Schrauben werden hauptsächlich in Bolzen-Kugelgelenk-Raumfachwerken verwendet. Ihre Konstruktionsfestigkeit beträgt im Allgemeinen 390 MPa (d größer oder gleich 30 mm) oder 430 MPa (d < 30 mm) bei relativ geringer Vorzugspannung bei normalem Betrieb. Beim Einsatz unter Bedingungen, die eine hohe Vorspannung erfordern, muss die verzögerte Bruchfestigkeit des Materials sorgfältig bewertet und sichergestellt werden.

2.2 20Hochfeste MnTiB-Schrauben

20MnTiB ist ein kohlenstoffarmer Borlegierungsstahl. Nach dem Abschrecken und Anlassen liefert es ausgewogene, umfassende Eigenschaften und seine verzögerte Bruchfestigkeit ist der von 40Cr und 40B überlegen, wodurch es für Verbindungsbaugruppen mit hoher Vorspannung und hoher Beanspruchung von Stahlkonstruktionen geeignet ist.

2.3 Standardmäßig empfohlene Materialauswahl

Gemäß dem aktuellen chinesischen nationalen Standard für hochfeste GroßformateSechskantschraube, Muttern- und Unterlegscheibenbaugruppen für Stahlkonstruktionen, empfohlene Materialien für Schrauben der Klasse 10.9S sind wie folgt:

Größe kleiner oder gleich M24: 20MnTiB;

Größe M27–M30: 35VB.

Hochfeste Schrauben mit großem Durchmesser lassen sich beim Anlassen nur schwer durchhärten, daher sollten zu große Durchmesser vermieden werden. Wenn Schrauben mit großem Durchmesser erforderlich sind, muss die Arbeitsspannung entsprechend reduziert werden und die Härtbarkeit des Materials muss überprüft werden, um die Anforderungen an die Querschnittsleistung zu erfüllen.

3. Zusammenfassung

Sowohl bei gewöhnlichen Schrauben als auch bei hochfesten Schrauben wirkt sich die Materialauswahl direkt auf Festigkeit, Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, verzögerte Bruchfestigkeit und den anwendbaren Einsatzbereich aus. Bei der Auswahl müssen passende Materialqualitäten und Wärmebehandlungsverfahren entsprechend der Belastungsklasse, den Vorspannungsanforderungen, der Betriebsumgebung und den relevanten Normen ausgewählt werden, um die Zuverlässigkeit der Verbindung sicherzustellen.