Clase de rezistență la tracțiune a șuruburilor și piulițelor din oțel inoxidabil

Rezistența la tracțiune a oțelului și a oțelului inoxidabil reprezintă un parametru critic atunci când vine vorba de capacitatea portantă și de siguranța îmbinărilor filetate. Aceasta este alcătuită din doi parametri cheie pentru șuruburile din oțel, pe baza cărora rezistența la tracțiune și rezistența la deformare plastică pot fi determinate cu ușurință. Dar, începând de la o anumită dimensiune, șuruburile din oțel inoxidabil și piulițele din oțel inoxidabil sunt marcate cu o combinație tip literă-număr (de ex. A4-80). Combinația tip literă-număr plasată în fața cratimei asociază șurubul unei grupe de material și unei grupe de oțel și oferă astfel informații despre proprietățile de bază ale materialului din care este realizat șurubul. Numărul 80 din dreapta cratimei indică clasa de rezistență. Acest articol prezintă modul de utilizare a clasei de rezistență a șuruburilor din oțel inoxidabil, pentru a determina limitele lor de utilizare și a oferi o prezentare generală a capacității portante a claselor tipice de rezistență.

Ce este rezistența la tracțiune?

Rezistența la tracțiune descrie valoarea maximă a tensiunii mecanice pe care o poate tolera un material înainte de ceda. Aceasta este exprimată de obicei în megapascali (MPa) sau în newtoni pe milimetru pătrat (N/mm²). Pentru elementele de fixare, rezistența la tracțiune este deosebit de importantă deoarece determină sarcina maximă pe care elementul o poate absorbi fără a eșua.

Formulă pentru calculul rezistenței la tracțiune

Nu există o formulă universală de calcul al rezistenței la tracțiune, deoarece aceasta depinde de diferiți factori (material, compoziția aliajului și procesare). Ca regulă, rezistența la tracțiune este determinată empiric prin testarea materialului și apoi sintetizată în tabele de rezistență la tracțiune pentru șuruburi și oțel inoxidabil, sub formă de foi de date tehnice sau standarde de material. Totuși, este posibil să se calculeze stresul pe care îl întâmpină un material atunci când este supus unei sarcini de tracțiune. Formula generală pentru stres (σ) într-un material supus la sarcină de tracțiune este:

unde:

• σ = stresul exprimat în Pascali (Pa)
• F = forța de tracțiune care acționează asupra materialului exprimată în Newtoni (N)
• A = aria secțiunii transversale a materialului supus la forța de tracțiune exprimată în metri pătrați (m²).

Pentru a determina rezistența la tracțiune a oțelului și oțelului inoxidabil, pot fi utilizate forța maximă de tracțiune (F) și cea mai mică arie a secțiunii transversale (A) la care a fost testat materialul. Rezistența la tracțiune este exprimată de obicei în Megapascali (MPa).

Prezentare generală a claselor de oțel inoxidabil

Oțelul inoxidabil este un termen generic pentru aproximativ 120 de tipuri diferite de oțel rezistent la coroziune. Aliajele individuale servesc unor scopuri și cazuri de utilizare diferite. Totuși, toate conțin crom și posibil nichel, care sunt responsabile pentru rezistența la coroziune. Elementele reacționează cu oxigenul din aer pentru a forma un strat subțire de oxid protector pe suprafața oțelului. Acest strat de oxid se numește strat pasiv și împiedică oxigenul suplimentar să intre în contact cu metalul subiacent, prevenind astfel coroziunea și rugina. În comparație cu oțelurile cu aliaj slab sau cu cele structurale, rezistența la tracțiune a oțelului inoxidabil este relativ ridicată. De exemplu, oțelul inoxidabil 1.4301 are o rezistență la tracțiune de 500 - 700 N/mm² (comparativ: pentru oțelul structural convențional, rezistența la tracțiune este de 300 - 590 N/mm²). DIN 17440 și DIN EN ISO 3506 se aplică pentru oțeluri inoxidabile. Principalele categorii de oțeluri inoxidabile sunt următoarele.

Oțel inoxidabil austenitic

Aceste oțeluri inoxidabile sunt caracterizate prin conținut ridicat de crom și nichel, de obicei peste 16% crom și peste 8% nichel. Acestea sunt non-magnetice, au o rezistență excelentă la coroziune și sunt potrivite sudurii. Litera A din oțel inoxidabil, cum ar fi V2A, indică faptul că este un oțel inoxidabil austenitic.

Oțeluri inoxidabile feritice

Oțelurile inoxidabile feritice conțin o cantitate mare de crom, dar au un conținut redus sau inexistent de nichel. Acestea sunt magnetice și oferă o bună rezistență la coroziune în medii neagresive. Litera F este utilizată în numele oțelurilor inoxidabile pentru a indica faptul că acestea sunt oțeluri inoxidabile feritice.

Oțeluri inoxidabile martensitice

Oțelurile inoxidabile martensitice sunt caracterizate de un conținut ridicat de carbon și un conținut moderat până la ridicat de crom. Acestea sunt magnetice, au o rezistență excelentă la uzură și duritate sporită. Oțelurile inoxidabile martensitice sunt adesea utilizate în cuțite și unelte. Litera C din numele oțelului inoxidabil martensitic indică conținutul de carbon.

Oțeluri inoxidabile duplex

Oțelurile inoxidabile duplex au un amestec de structură austenitică și feritică în aliajul lor. Acestea asigură o bună rezistență și rezistență la coroziune și sunt deosebit de utile în medii cu concentrații ridicate de clorură, cum ar fi în industria chimică sau aplicațiile pe bază de apă de mare.

Șuruburi și piulițe din oțel inoxidabil

Șuruburile și piulițele din oțel inoxidabil sunt cunoscute pentru rezistența lor sporită la coroziune. Cu toate acestea, este posibil ca oțelul inoxidabil să înceapă să ruginească, de ex. din cauza ruginii străine cauzate de contactul cu metale ruginite. Clasa de rezistență a șuruburilor oferă informații despre cât de mult pot absorbi.

Rezistența la tracțiune a șuruburilor realizate din oțel inoxidabil

Rezistența la tracțiune a șuruburilor din oțel inoxidabil este specificată drept clasă de rezistență. Clasa de rezistență este o combinație între rezistența la tracțiune și rezistența la deformare plastică a rezistenței la tracțiune:

Sub nivelului de rezistență la deformare plastică, materialul revine la starea sa inițială după deformare, iar peste nivelul de rezistență la deformare plastică acesta rămâne deformat. Totuși, rezistența la deformare plastică de 0,2% este adesea specificată în locul rezistenței la deformare plastică, deoarece rezistența la deformare plastică nu este întotdeauna clar identificabilă prin testul de tracțiune. Aceasta descrie nivelul de stres la care alungirea permanentă după eliberarea presiunii este egală cu 0,2%. Există tabele pentru clasele de rezistență a șurubului ce servesc drept ghid. În trecut, era o practică comună exprimarea în tabele a rezistenței la tracțiune a șuruburilor în kg, dar în prezent, aceasta este exprimată în principal în Pascali (Megapascali) sau Newtoni (pe milimetru pătrat).

Clasa de rezistență influențează direct cuplul maxim care poate fi exercitat asupra șurubului sau piuliței. Atunci când selectați șurubul sau piulița corectă din oțel inoxidabil, trebuie să determinați mai întâi ce cuplu este necesar pentru instalarea în siguranță, precum și dacă clasa de rezistență permite acest cuplu.

În plus față de clasa de rezistență - 80 în exemplul de aici - marcajul A4 specifică grupa de material și tipul de oțel al șurubului sau piuliței din oțel inoxidabil. Se referă la compoziția chimică a oțelului inoxidabil și la proprietățile asociate ale rezistenței la coroziune și ale rezistenței la acizi. A2, de exemplu, denotă un oțel inoxidabil austenitic cu anumite componente din crom și nichel. Oțelul inoxidabil cu eticheta A4 este rezistent și la acid sau apă de mare.

MISUMI oferă o gamă largă de șuruburi din oțel inoxidabil alături de o gamă largă de clase de rezistență.

Rezistență la tracțiune a piulițelor din oțel inoxidabil

Clasificarea piulițelor este mai puțin specifică decât cea a șuruburilor, deoarece acestea sunt adesea utilizate în combinație cu șuruburi și, prin urmare, trebuie corelate în principal cu șurubul. În general, piulițele din oțel inoxidabil sunt adesea concepute pentru a se potrivi cu aceeași clasă de rezistență la tracțiune sau cu o clasă mai mare decât cea a șurubului asociat.

Proprietățile mecanice ale piulițelor din oțel inoxidabil, precum și ale piulițelor din oțel sunt exprimate prin clasele de rezistență și de tensiunile de sarcină garantate care corespund clasificării de rezistență a șurubului pereche.

Deoarece piulițele din oțel inoxidabil sunt utilizate în combinație cu șuruburi corespunzătoare din oțel inoxidabil, grosimea materialului unei piulițe din oțel inoxidabil este de obicei determinată de grosimea materialului unui șurub fabricat din același material. Din cauza acestui acord, se presupune adesea că nu va exista nicio defecțiune la forfecare pe filete atunci când se utilizează o combinație de șuruburi și piulițe realizate din oțel inoxidabil. Cu toate acestea, este important să rețineți că piulițele cu profil redus, care au doar câteva filete de interblocare, trebuie utilizate cu atenție, pentru a evita defectarea filetelor prin forfecare.

Tabel de rezistență la tracțiune a oțelului inoxidabil

Consultați tabelul de mai jos pentru o prezentare generală a rezistenței la tracțiune a diferitelor clase de oțel inoxidabil. Valorile indicate reprezintă directive generale și pot varia ușor în funcție de procesul de fabricație, tratamentul termic și aliajul specific. Pentru informații detaliate despre cerințele dvs., vă recomandăm să consultați fișele tehnice și specificațiile tehnice ale materialelor.

• Numărul din clasa de rezistență corespunde cu 1/10 din valoarea nominală a rezistenței minime la tracțiune.
• Exemplu: Clasa de rezistență A2-50 pentru materiale austenitice se referă la un material cu o rezistență la tracțiune de 500 N/mm², o rezistență la deformare plastică de 210 N/mm² și o alungire la rupere de 0,6 d.
• Oțelurile inoxidabile sunt clasificate în tipuri (austenitice, martensitice și feritice), iar clasele de rezistență pentru oțelurile martensitice sunt determinate pe baza diferențelor de tratament termic.

Link către mai multe articole de blog despre șuruburi

Dacă doriți să aprofundați subiectul șuruburilor, puteți găsi mai multe informații în următoarele articole de blog:

• Calcularea puterilor de forfecare și a rezistențelor la tracțiune pentru șuruburi