Blog

A hexiszúr-szilárdságok és a terhelési követelmények megértése

Húzószerkezet és hajlékonysági erő dinamikus és ciklikus terhelés esetén

Az ipari gépekben használt hatályú csavarok különféle dinamikus és ciklikus terhelésekkel számolnak. A húzószszegződés (mennyi feszültséget bír el, mielőtt eltörik) és a folyáshatár (amikor kezd véglegesen deformálódni) nagy szerepet játszanak abban, hogy ezek az illesztések mennyire maradnak megbízhatók hosszú távon. Amikor a csavarok ismétlődő terhelés alá kerülnek, a folyáshatár különösen fontossá válik a fáradás elleni ellenállás szempontjából. Vegyünk egy olyan csavart, amelynek körülbelül 150 000 psi folyáshatárértéke van, összehasonlítva egy szokásos 5-ös osztályú csavarral – az erősebbik általában körülbelül 30%-kal tovább tart, mielőtt meghibásodik terhelés alatt. Ez különösen fontos olyan helyeken, ahol folyamatos rezgés éri a gépeket, például törők, kompresszorok és más forgó berendezések. A kezdeti feszítés megtartása elengedhetetlen. Kísérletek kimutatták, hogy a kritikus illesztéseknek akár 5 millió terhelési ciklus után is legalább 90%-át meg kell őrizniük az eredeti előfeszítésből. Ha nem számolunk ezen dinamikus terhelésekkel, az egész rendszer kockázatba kerülhet a hirtelen lazaodás vagy teljes meghibásodás szempontjából, különösen, ha a terhelés iránya váratlanul változik.

A főbb hatlapfejű csavar szabványok összehasonlítása: SAE Grade 5/8, ASTM A325/A490 és metrikus 8.8/10.9/12.9

A SAE minőségi szabványok továbbra is szabványok az észak-amerikai mobil és hidraulikus berendezések esetében, míg a Metric minőségi szabványok dominálnak a globális OEM gyártásban. Az ASTM szabványok szerkezeti alkalmazásokban kötelezőek, különösen, ha a szél, a szeizmikus vagy a becsapódási terhelések szabályozott rugalmasságot és kiszámítható termelési viselkedést igényelnek.

Amikor a magasabb szilárdság ellenkezője történik: rezgés, lazítás és előtöltésvesztés a kiváló minőségű hex-boltokban

A nagy szilárdságú csavarok, mint például a Metrikus 12.9 vagy az ASTM A490, gyakran problémákat mutatnak olyan csatlakozásoknál, amelyek folyamatos mozgásnak vannak kitéve, mivel ezek a csavarok nem képesek ugyanolyan jól visszahúzódni, miután megnyúltak. Rázóasztalon végzett tesztek azt mutatják, hogy a 12.9 osztályú csavarok kb. 25%-kal több feszítőerőt veszítenek, mint a hagyományos 8.8 osztályú csavarok, amikor hasonló rezgéseknek vannak kitéve idővel. Ami itt történik, lényegében egyszerű fizika: a menetek több feszültségkoncentrációs pontot tapasztalnak, és nagyobb az esélye apró felületi sérülések kialakulására az egymáshoz szorosan rögzített alkatrészek között. Amikor ismétlődő hőmérséklet-ingadozások is fellépnek, az A490 csavarok esetében, különösen kemencék közelében, a helyzet tovább romlik: kb. 40%-kal gyorsabban lazulnak el, mint az A325 szabványos csavarok ugyanazon hőmérséklet-változások hatására. Ennek a komplikált helyzetnek a kezelésére a mérnökök több megoldást is találtak. A flanccsavarok segítenek jobban elosztani a terhelést a felületeken. A speciális reteszelő anyagok alkalmazása kiváló hatású olyan területeken, ahol az alkatrészek másodpercenként több mint tízszer rezegnek. Néha pedig értelmesebb közepes szilárdságú, rugalmas anyaggal bevont csavarokat használni, ahelyett, hogy maximális szilárdsági értékeket üldöznénk, amikor a legfontosabb inkább az, hogy valami mennyire jól ellenáll a folyamatos mozgásnak, nem pedig az egyszeri maximális erőhatásnak.

Kritikus méretek és funkcionális tényezők a hatlapfejű csavarok specifikációjában

Menetbekapcsolási stratégia: teljesen vagy részlegesen menetezett hatlapfejű csavarok zárt kapcsolat érdekében

A menetek egymásba kapcsolódásának mélysége jelentős hatással van arra, hogy a rögzítőelemek mennyire tartják össze megbízhatóan az alkatrészeket, és milyen típusú hibák léphetnek fel. A teljes hosszon menetelt hexagon fejű csavarok az egész száruk mentén egyenletesen osztják el a nyíróerőket, így kiváló választást jelentenek olyan szerkezeti alkalmazásokhoz, ahol a nyíróterhelés kritikus tényező, például épületek acélszerkezeti kapcsolatainál. A részlegesen menetelt változatok viszont másképp működnek: a rögzítőerő nagy részét a csavarfej környezetében és a anya alatt koncentrálják. Ez valójában segít megelőzni a lazulást olyan gépeknél, amelyek folyamatosan forognak vagy ismétlődő mozgást végeznek. Tapasztalatok szerint legalább a csavar átmérőjének 1,5-szeresével kell egymásba kapcsolódni a meneteknek ahhoz, hogy megfelelő rögzítést lehessen biztosítani ismétlődő terhelés esetén. Így például egy szabványos 12 mm-es csavar esetén kb. 18 mm menetkapcsolódást célszerű biztosítani. Túl mélyre hatolni kemény anyagokba menetkihúzódáshoz vezethet, míg elegendő menetkapcsolódás hiánya – különösen lágyabb fémeknél, mint az alumínium – korai kihúzódáshoz és kb. 30%-kal az előírt érték alatti nyomatéktartó képességhez vezet. Az egymásba kapcsolódó menet hossza és az anyagjellemzők közötti optimális egyensúly megtalálása kritikus fontosságú a megbízható rögzítési megoldásoknál.

Hatszögfejű kialakítás előnyei: Nyomatékátvitel, újrahasznosíthatóság és hozzáférés szűk gépi zónákban

A hatlapfejű csavarok jobb nyomatékszabályozást biztosítanak, és a legtöbb szabványos szerszámmal jól használhatók a kerek vagy négyzetes fejű rögzítőelemekhez képest. A hat lapos oldal lehetővé teszi a meghúzást és lazítást 60 fokos lépésekben, ami különösen fontos, amikor pontossági szerelési munkákat végeznek terepen. Az ASTM A325 osztályú hatlapfejű csavarokat 200 alkalommal újra lehet használni anélkül, hogy a fej deformálódna, így hosszú távon kevesebb cserére van szükség, és pénzt lehet megspórolni. Kompakt alakjuk miatt ideálisak az összetett gépberendezésekben előforduló szűk helyeken való alkalmazásra. Ezek a csavarok jól illeszkednek a fogaskerékházakba és más szűk területekre, ahol gyakran kevesebb mint 25 mm szabad hely áll rendelkezésre egy csavarkulcs számára. A Machinery Design tavalyi beszámolója szerint a mérnökök körülbelül 78 százaléka hatlapfejű csavarokat választ négyzetes fejűek helyett felújítási projektek során. Ezt elsősorban azért teszik, mert szabványos csavarkulccsal használhatók, de azért is, mert csupán 40 fokos lengési ívre van szükségük, hogy elérjék azokat a nehezen hozzáférhető rögzítési pontokat, amelyeket a környező alkatrészek eltakarnak.

Szabványoknak Való Megfelelés és Alkalmazásspecifikus Hati Szeg Mérés

A megfelelő imbuszcsavar kiválasztásánál figyelembe kell venni, milyen erők hatnak rá, hol kerül felhasználásra, és mely szabályozások vonatkoznak rá. Korróziós körülmények, különösen klortartalmú környezet esetén az ASTM A193 vagy az ISO 3506-2 szabvány szerinti 316-os rozsdamentes acélt célszerű választani. Állandó rezgésnek kitett alkatrészeknél a 10.9-as szilárdsági osztályú csavarok a legalkalmasabbak, különösen akkor, ha önretartós (tartónyomatékos) anyákkal kombinálják őket, mivel ezek megakadályozzák az idővel bekövetkező lazaságot. Az élelmiszer-feldolgozó berendezésekhez olyan anyagok szükségesek, amelyek megfelelnek az FDA 21 CFR 178.3740 előírásának, valamint az NSF/ANSI 51 követelményeinek. Az építőipari szerkezetekhez az ASTM A325 vagy A490 szabványnak megfelelő, nyomon követhető gyári minőségellenőrzési jegyzőkönyvvel rendelkező csavarok szükségesek, hogy legalább a földrengésekkel és erős széllökésekkel szembeni alapvető biztonsági követelmények teljesüljenek. Ne feledje ellenőrizni a menetes kapcsolat mélységét is (ajánlott minimum az egy egész névleges átmérő), valamint azt, hogy a csavarfej megfelelően illeszkedik-e a helyére. A kis imbuszfejek nehezen hozzáférhető helyeken könnyen kicsúszhatnak. Ha több országban dolgozik, vagy rugalmasabb ellátási láncot kíván elérni, olyan rögzítőelemeket keressen, amelyek megfelelnek az ISO 898-1 szilárdsági előírásainak, vagy az ASME B18.2.1 irányelveknek a méret és illeszkedés tekintetében.