3 标記制度
3.1 公稱高度≥0.8D(螺紋有效長度≥0.6D)的螺母
公稱高度≥0.8D(螺紋有效長度≥0.6D)的螺母,用螺栓性能等級标記的第一部分數字标記;該螺栓應為可與該螺母相配螺栓中性能等級最高的(表2)。
表2 公稱高度≥0.8D螺母的标記制度
螺母性能等級 | 相配的螺栓、螺釘和螺柱 | 螺母 | ||
1型 | 2型 | |||
性能等級 | 螺紋規格範圍,mm | 螺紋規格範圍,mm | ||
5 | 3.6、4.6、4.8 | ≤39 | ≤39 | / |
5.6、5.8 | ||||
6 | 6.8 | ≤39 | ≤39 | / |
8 | 8.8 | ≤39 | ≤39 | ≤16 |
10 | 10.9 | ≤39 | ≤16 | ≤39 |
12 | 12.9 | ≤16 | / | ≤16 |
注:一般來說,性能等級較高的螺母,可以替換性能等級較低的螺母。螺栓-螺母組合件的應力高于螺栓的屈服強度或保證應力是可行的。 |
由于超擰,螺紋組合件可能產生下列失效形式:
a)螺軒斷裂;
b)螺杆的螺紋脫扣;
c)螺母的螺紋脫扣:
d)螺母和螺杆的螺紋脫扣。
螺杆的斷裂是突然發生的,比較容易發現,而脫扣是逐漸發生的,就很難發現并增加了因緊固件失效而造成事故的危險性。
所以,對螺紋連接的設計,總希望失效形式是螺杆斷裂。但由于各種因素(螺母和螺栓的材料強度、螺紋間隙、對邊寬度等)影響脫扣強度,故不能在所有情況下,都能保證獲得這種失效形式。
螺紋直徑為 8~39 mm 的螺栓或螺釘或螺柱,按表2規定選配适當性能等級的螺母,當擰緊到螺栓(螺釘或螺柱)保證載荷時,螺紋組合件不會發生螺紋脫扣。
然而,超過螺栓保證載荷的擰緊,時有發生,故對螺母的設計應至少保證在超擰10%時,螺紋組合件的失效是螺杆斷裂,以警告使用者,裝配操作不當。
注:有關螺紋組合件強度和螺母型式方面更詳細的資料,見GB/T 3098.2附錄A。
3.2 公稱高度≥0.5D,而<0.8D(螺紋有效長度≥0.4D,而<0.6D)的螺母
公稱高度≥0.5D,而<0.8D(螺紋有效長度≥0.4D,而<0.6D)的螺母,由兩位數字标記:第2位數字表示用淬硬試驗芯棒測出的公稱保證應力的1/100(以N/mm2計);而第一位數字“0”則表示這種螺栓-螺母組合件的承載能力比淬硬芯棒測出的承載能力要小,同時也比3.1條規定的螺栓-螺母組合件的承載能力小。有效承載能力不僅取決于螺母本身的硬度和兩位有效長度,而且還與相配合的螺栓抗拉強度有關。表3給出了螺母的标記制度和保證應力。
表3 公稱高度≥0.5D,而<0.8D螺母的标記制度和保證應力 N/mm2
螺母性能等級 | 公稱保證應力 | 實際保證應力 |
04 | 400 | 380 |
05 | 500 | 500 |
4 材料
表4規定了螺母各性能等級适用的材料。材料的化學成分應符合有關材料标準的規定。
表4 材料
性能等級 | 化學成分,% | ||||
C max | Mn Min | P max | S max | ||
51)、6 | / | 0.50 | / | 0.060 | 0.150 |
82) | 041) | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 |
102) | 051) | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 |
122) | / | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 |
1)該性能等級可以用易切鋼制造(供需雙方另有協議除外),其硫、磷及鉛的最大含量為:硫0.34%;磷0.11%;鉛0.35%。 2)為改善螺母的機械性能,必要時可增添合金元素。 |
性能等級為05、8(1型螺母)、10和12級螺母應進行淬火并回火處理。
5 機械性能
按第8章規定的方法進行試驗時,螺母的機械性能應符合表5的規定。
表面缺陷應符合GB/T 5779.2的規定。
表5 機械性能
螺紋直徑 | 性能等級 | ||||||||||||||
04 | 05 | 5 | |||||||||||||
保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | |||||||
Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | ||||
8≤d ≤10 | 380 | 188 | 302 | 不淬火 | 薄型 | 500 | 272 | 353 | 淬火并 | 薄型 | 690 | 175 | 302 | 不淬火 | 1 |
10<d ≤16 | |||||||||||||||
16<d ≤33 | 720 | 190 | |||||||||||||
33<d ≤39 | |||||||||||||||
螺紋直徑 | 性能等級 | ||||||||||||||
6 | 8 | ||||||||||||||
保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | |||||||
Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | ||||
8≤d ≤10 | 770 | 188 | 302 | 不淬火1) | 1 | 955 | 250 | 353 | 淬火 | 1 | 890 | 195 | 302 | 不淬火 | 2 |
10<d ≤16 | 780 | ||||||||||||||
16<d ≤33 | 870 | 233 | 1030 | 295 | / | / | / | / | |||||||
33<d ≤39 | 930 | 1090 | |||||||||||||
螺紋直徑 | 性能等級 | ||||||||||||||
10 | 12 | ||||||||||||||
保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | 保證 | 維氏硬度HV | 螺母 | |||||||
Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | Min | Max | 熱處理 | 型式 | ||||
8≤d ≤10 | 1100 | 295 | 353 | 淬火并 | 1 | 1055 | 250 | 353 | 淬火并 | 2 | 1200 | 295 | 353 | 淬火并 | 2 |
10<d ≤16 | 1110 | ||||||||||||||
16<d ≤33 | / | / | / | / | / | 1080 | 260 | / | / | / | / | / | |||
33<d ≤39 | |||||||||||||||
注:最低硬度僅對經熱處理的螺母或規格太大而不能進行保證載荷試驗的螺母,才是強制性的;對其他螺母不是強制性的,是指導性的。對不淬火回火的,而又能滿足保證載荷試驗的螺母,最低硬度應不作為拒收依據。 1)D>16 mm的螺母,可以淬火并回火,由制造者确定。 |
6 保證載荷
表6規定了細牙螺母的保證載荷值。其中,螺紋的應力截面積A按下式計算:
式中:d 2——外螺紋中徑的基本尺寸,mm;
d 3——外螺紋小徑的基本尺寸(d 1)減去螺紋原始三角形高度(H)的1/6值,即:
H —— 螺紋原始三角形高度(H = O.866 025P ),mm;
P —— 螺距,mm;
π—— 圓周率,π= 3.1416。
表6 保證載荷值
螺紋規格 D×P | 螺紋的應力截面積 AS | 性 能 等 級 | ||||||||
04 | 05 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | ||||
保證載荷(AS×SP),N | ||||||||||
薄型 | 薄型 | 1型 | 1型 | 1型 | 2型 | 1型 | 2型 | 2型 | ||
M8×1 | 39.2 | 14900 | 19600 | 27000 | 30200 | 37400 | 34900 | 43100 | 41400 | 47000 |
M10×1 | 64.5 | 24500 | 32200 | 44500 | 49700 | 61600 | 57400 | 71000 | 68000 | 77400 |
M10×1.25 | 61.2 | 23300 | 30600 | 44200 | 47100 | 58400 | 54500 | 67300 | 64600 | 73400 |
M12×1.25 | 92.1 | 35000 | 46000 | 63500 | 71800 | 88000 | 82000 | 102200 | 97200 | 110500 |
M12×1.5 | 88.1 | 33500 | 44000 | 60800 | 68700 | 84100 | 78400 | 97800 | 92900 | 105700 |
M14×1.5 | 125 | 47500 | 62500 | 86300 | 97500 | 119400 | 111200 | 138800 | 131900 | 150000 |
M16×1.5 | 167 | 63500 | 83500 | 115200 | 130300 | 159500 | 148600 | 185400 | 176200 | 200400 |
M18×1.5 | 215 | 81700 | 107500 | 154800 | 187000 | 221500 | / | / | 232200 | / |
M18×2 | 204 | 77500 | 102000 | 146900 | 177500 | 210100 | / | / | 220300 | / |
M20×1.5 | 272 | 103400 | 136000 | 195800 | 236600 | 280200 | / | / | 293800 | / |
M20×2 | 258 | 98000 | 129000 | 185800 | 224500 | 265700 | / | / | 278600 | / |
M22×1.5 | 333 | 126500 | 166500 | 239800 | 289700 | 343000 | / | / | 359600 | / |
M22×2 | 318 | 120800 | 159000 | 229000 | 276700 | 327500 | / | / | 343400 | / |
M24×2 | 384 | 145900 | 192000 | 276500 | 334100 | 395500 | / | / | 414700 | / |
M27×2 | 496 | 188500 | 248000 | 351100 | 431500 | 510900 | / | / | 535700 | / |
M30×2 | 621 | 236000 | 310500 | 447100 | 540300 | 639600 | / | / | 670700 | / |
M33×2 | 761 | 289200 | 380500 | 547900 | 662100 | 783800 | / | / | 821900 | / |
M36×2 | 865 | 328700 | 432500 | 622800 | 804400 | 942800 | / | / | 934200 | / |
M39×3 | 1030 | 391400 | 515000 | 741600 | 957900 | 1123000 | / | / | 1112000 | / |
7 公稱高度≥0.5D,而<0.8D 螺母的失效載荷
表7指導性地給出了不同性能等級螺栓的失效載荷值。對性能等級較低的螺栓,預期的失效形式是螺栓螺紋脫扣,而對性能等級較高的螺栓,可預期為螺母螺紋脫扣。
表7 螺母最小脫扣強度對應的螺栓保證載荷的比率
螺母性能等級 | 螺母最小脫扣強度對應的螺栓保證載荷的比率,% | |||
螺栓性能等級 | ||||
6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 | |
04 | 85 | 65 | 45 | 40 |
05 | 100 | 85 | 60 | 50 |