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现行螺栓检测标准探讨
西安国联质量检测技术股份有限公司
材料室:鲁飞彪
螺栓是高端机械制造之本,其作用可为谓“
四两拨千斤”。表面上螺栓产值只占机械行业的百分之几。实质上,它带给关键构件和装备的附加值不可估量,螺栓的质量更是关乎整个装备制造行业,本文结合笔者多年行业检测工作经验,阐述在标准执行过程中遇到的部分为题及解决方案
现行螺栓标准“GB/T 3098.1-2010紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱”规定范围为粗牙螺纹M1.6—M39,GB/T 1231—2006钢结构用大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件规定范围为最大为M30,但实际在该行业中需求大量螺栓规格不在此范围,典型的有M42、M48、M56、M64等。目前尚无其他替代性国家标准对范围外螺栓进行规范,但几乎所有施工项目都会要求对螺栓进行验收检测,这样就在检测过程中出现了没有依据可执行的矛盾。为解决这种矛盾,在日常检测过程中参考现有国标,具体做法如下
1. 一般强度、硬度等指标直接参照对应等级国家标准。例如M56 10.9级螺栓抗拉强度、硬度等指标直接参照M39以下的10.9 进行。
2. 最小拉力载荷,我们从标准中随机抽几组数据进行分析
规格 | M10 | M20 | M30 | M10 | M20 | M30 |
等级 | 10.9 | 10.9 | 10.9 | 12.9 | 12.9 | 12.9 |
最小拉力载荷N | 60300 | 255000 | 583000 | 70800 | 299000 | 684000 |
应力截面积 | 58 | 245 | 561 | 58 | 245 | 561 |
最小拉力载荷/应力截面积 | 1040 | 1040 | 1040 | 1220 | 1220 | 1220 |
从上表可看出,最小拉力载荷/应力截面积=最小抗拉强度,所以最小拉力载荷=最小抗拉强度*应力截面积。
3、螺栓保证载荷
规格 | M10 | M20 | M30 | M10 | M20 | M30 |
等级 | 10.9 | 10.9 | 10.9 | 12.9 | 12.9 | 12.9 |
保证载荷 | 48100 | 203000 | 466000 | 56300 | 238000 | 544000 |
应力截面积 | 58 | 245 | 561 | 58 | 245 | 561 |
保证载荷/应力截面积 | 830 | 830 | 830 | 970 | 970 | 970 |
根据上表分析,保证载荷/应力截面=最小抗拉强度的80%,因此在实际操作过程中可利用该比例关系进行换算,得出其他标准未覆盖的规格保证载荷值。
4、螺母保证载荷
规格 | M10 | M20 | M30 | M10 | M20 | M30 |
等级 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 |
保证载荷 | 60300 | 259700 | 594700 | 67300 | 294000 | 673200 |
应力截面积 | 58 | 245 | 561 | 58 | 245 | 561 |
保证载荷/应力截面积 | 1040 | 1060 | 1060 | 1160 | 1200 | 1200 |
从上表分析看出,保证载荷/应力截面积=标准规定螺母保证应力,因此,大于标准规格要求的螺母可参照GB/T3098.2中规定的保证应力,按照比例关系换算后进行操作。
5、扭矩系数
螺栓连接副扭矩系数在GB/T 1231-2006中,规定了M30以内螺栓预拉力范围,并明确超出该预拉力范围所测的扭矩系数值无效。那么M30以上的预拉力范围如何确定呢,我们从下表来分析
规格 | M24 | M27 | M30 |
预拉力 | MAX | 250 | 324 | 397 |
MIN | 206 | 265 | 325 |
最小拉力载荷8.8 | 293000 | 381000 | 466000 |
最小拉力载荷10.9 | 367000 | 477000 | 583000 |
预拉力MIN-MAX/最小拉力载荷 8.8 | 70%-85% | 70%-85% | 70%-85% |
预拉力MIN-MAX/最小拉力载荷 10.9 | 56%-68% | 56%-68% | 56%-68% |
根据以上分析看出,每个等级的螺栓,在标准里规定的预拉力范围是在一个固定的区间里,8.8级为70%-85%,10.9级为56%-68%,因此其他不同规格的螺栓,只需要根据该规格的最小拉力载荷,按照这个百分比范围进行推理即可得出预拉力范围。
当然,以上数据的来源仅为根据标准数据推理得出,标准并未明确表示,在日常使用过程中还需征得客户同意,并在报告中进行注明来源。