Třída pevnosti šroubů – GOST 7798-70, značení, typy, označení

Spojovací prvky, které jsou na moderním trhu k dispozici v široké škále, se používají jak pro jednoduché spojování prvků různých konstrukcí, tak pro zvýšení jejich spolehlivosti a schopnosti nést značné zatížení. Třída pevnosti šroubů, které je třeba zvolit, závisí na účelu, pro který se tyto prvky plánují použít.

Pozinkovaný šestihranný šroub s maticí

Důležitost výběru správných spojovacích prvků

Šrouby vyráběné moderním průmyslem se mohou výrazně lišit ve svých třídách pevnosti, což závisí především na jakosti oceli, která byla k jejich výrobě použita. Proto byste si měli vybrat šrouby odpovídající konkrétní třídě na základě úkolů, pro které je plánujete použít.

Například pro spojování prvků lehké nezatížené konstrukce jsou vhodné šrouby nižší třídy pevnosti, ale pro upevnění kritických konstrukcí pracujících pod značným zatížením jsou zapotřebí výrobky s vysokou pevností. Nejpozoruhodnější z těchto konstrukcí jsou věžové a portálové jeřáby, šrouby s nejvyšší pevností se nazývají „jeřábové“ šrouby. Vlastnosti takových spojovacích prvků, které se používají ke spojení prvků nejkritičtějších konstrukcí, jsou upraveny požadavky GOST 7817-70. Takové šrouby jsou vyrobeny z vysoce pevné oceli, která je také specifikována v regulačním dokumentu.

Upevňovací prvky, jak víte, existují v několika typech: šrouby, matice, šrouby, svorníky. Každý z těchto produktů má svůj vlastní účel. K jejich výrobě se používají oceli různých pevnostních tříd. V souladu s tím se bude také lišit označení šroubů, stejně jako upevňovacích prvků jiných typů.

Třídy pevnosti závitových spojovacích prostředků

Třída pevnosti matic, šroubů, svorníků a svorníků je určena jejich mechanickými vlastnostmi. Podle GOST 1759.4-87 (ISO 898.1-78) se spojovací prvky dělí do 11 kategorií podle tříd pevnosti: 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Pravidla pro dekódování třídy pevnosti šroubů jsou poměrně jednoduchá. Pokud vynásobíte první číslici označení číslem 100, zjistíte jmenovitou dočasnou únosnost neboli pevnost v tahu materiálu (N/mm2), kterému výrobek odpovídá. Například šroub třídy pevnosti 10.9 bude mít pevnost v tahu 10/0,01 = 1000 N/mm2.

Vynásobením druhého čísla za tečkou číslem 10 můžete určit, jak se mez kluzu (napětí, při kterém se materiál začíná plasticky deformovat) vztahuje k mezi pevnosti v tahu (vyjádřené v procentech). Například šroub třídy 9.8 má minimální mez kluzu 8 × 10 = 80 %.

Šroub s válcovou hlavou s šestihrannou hlavou

Mez kluzu je hodnota zatížení, nad kterou materiál začíná podléhat deformacím, které nelze obnovit. Při výpočtu zatížení, která budou působit na závitový spojovací prvek, se započítává dvojnásobná nebo dokonce trojnásobná rezerva od meze kluzu.

Vysoce pevné šrouby, jejichž pevnost v tahu je rovna nebo větší než 800 MPa, se používají nejen k upevnění prvků jeřábových konstrukcí, ale také v mostním stavitelství, při výrobě zemědělských strojů, v železničních spojeních a k řešení řady dalších problémů. Vysoce pevné šrouby odpovídají třídě 8.8 a vyšší a matice – 8.0 a vyšší.

Parametrem, který určuje třídu pevnosti šroubů, není jen jakost oceli, ale také technologie, kterou jsou vyrobeny. Šrouby, které spadají do kategorie s vysokou pevností, se vyrábějí převážně technologií pěchování (za studena i za tepla), závity se na nich tvoří válcováním na speciálním stroji. Po výrobě se tepelně zpracují a poté se na ně nanese speciální povlak.

Šroub se šestihrannou hlavou s přírubou

Automatické stroje na tváření za studena a za tepla, které vyrábějí vysokopevnostní šrouby, mohou být různých značek, některé modely umožňují výrobu 100 až 200 výrobků za minutu. Surovinou pro výrobu je drát z nízkouhlíkové a legované oceli, jejíž obsah uhlíku nepřesahuje 0,4 %.

Hlavními jakostmi ocelí používanými pro výrobu těchto spojovacích prvků jsou 10KP, 20KP, 10, 20, 35, 20G2R, 65G, 40Kh. Požadované mechanické vlastnosti jsou těmto vysokopevnostním šroubům dodávány také pomocí tepelného zpracování prováděného v elektrických pecích, ve kterých je vytvořeno speciální ochranné prostředí (s jeho pomocí je možné zabránit oduhličení oceli).

Z uhlíkové oceli se také vyrábějí různé typy šroubů a výsledné výrobky mají různou pevnostní třídu. Pomocí různých výrobních technologií a tepelného zpracování (kalení) lze z jedné jakosti oceli vyrobit šrouby různých pevnostních tříd.

Uvažujme například ocel 35, ze které lze vyrobit šrouby následujících tříd pevnosti:

• 5.6 – šrouby se vyrábějí na soustruzích nebo frézkách soustružením;
• 6.6 a 6.8 – tyto spojovací prvky se vyrábějí technologií objemového ražení, pro kterou se používají pěchovací lisy;
• 8.8 – této třídy pevnosti lze dosáhnout kalením šroubů.

Hlavní druhy oceli používané při výrobě šroubů

Níže uvedená tabulka vám umožňuje seznámit se s nejoblíbenějšími druhy oceli používanými k výrobě spojovacích prvků. Pokud jsou na vlastnosti spojovacích prvků kladeny zvláštní požadavky, používají se jako výrobní materiál i jiné druhy oceli.

Klasifikace šroubů patřících do kategorie s vysokou pevností zahrnuje vysoce specializované výrobky používané v jednotlivých odvětvích. Charakteristiky těchto úzkoprůmyslových spojovacích prvků jsou specifikovány v samostatných regulačních dokumentech.

Požadavky na vysokopevnostní šrouby, jejichž hlava má zvětšené rozměry „pod klíč“, používané při stavbě mostů, jsou tedy stanoveny sovětskou normou GOST 22353-77 (GOST R 52644-2006 – ruská norma). Pevnost uvedená v těchto normativních dokumentech odpovídá dočasné pevnosti v tahu (kgf/cm²). Ve skutečnosti tento ukazatel odpovídá mezním hodnotám pevnosti.

Klasifikace šroubů pro vysoce specializované účely zahrnuje také jejich rozdělení podle konstrukčních možností. Rozlišují se tedy následující kategorie šroubů.

1. Typy šroubů s provedením „U“, které lze použít při teplotách dosahujících -40 stupňů Celsia. Důležité je, že v označení těchto výrobků není uvedeno písmeno „U“.
2. Výrobky s označením „HL“, které lze použít v ještě náročnějších teplotních podmínkách: od -40 do -65 stupňů Celsia. Označení těchto výrobků udává jejich třídu pevnosti, za níž následují písmena „HL“.

Parametry vysokopevnostních šroubů

Tabulka ukazuje parametry, kterým odpovídají vysokopevnostní šrouby. Pro výrobu spojovacích prvků s ještě vyššími pevnostními charakteristikami se používají následující jakosti oceli: 30Х3МФ, 30Х2АФ, 30Х2НМФА.

Označení šroubů podle jejich pevnostní třídy

Systém označování šroubů, jehož význam naleznete ve speciálních tabulkách, abyste určili, který typ spojovacího prvku je pro vás ten pravý, byl vyvinut Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO). Všechny normy vyvinuté v sovětských dobách, stejně jako moderní ruské regulační dokumenty, jsou založeny na principech tohoto systému.

Šrouby a vruty o průměru větším než 6 mm podléhají povinnému značení. Spojovací prvky s menším průměrem jsou značeny dle uvážení výrobce.

Značení se neaplikuje na šrouby s křížovou nebo rovnou drážkou, ale výrobky s šestihrannou drážkou a jakýmkoli tvarem hlavy musí být označeny.

Neražené šrouby a vruty vyrobené soustružením nebo řezáním rovněž nepodléhají povinnému značení. Značení se na tyto výrobky aplikuje pouze na požadavek zákazníka těchto výrobků.

Standardní umístění značek na šroubech

Místem, kde se na šroubu nebo vrutu nanáší označení, je konec nebo boční část jejich hlavy. V případě, že je pro tento účel zvolena boční část spojovacího prvku, musí být označení naneseno zapuštěnými značkami. Výška vyvýšeného označení nesmí překročit:

• 0,1 mm – pro šrouby a vruty, jejichž průměr závitu nepřesahuje 8 mm;
• 0,2 mm – pro spojovací prvky s průměrem závitu v rozmezí 8–12 mm;
• 0,3 mm – pro šrouby a vruty s průměrem závitu větším než 12 mm.

Geometrii různých typů závitových spojovacích prvků regulují samostatné normy GOST. Jako příklad lze uvést výrobky vyrobené podle GOST 7798-70. Tyto šrouby se šestihrannou hlavou, které patří do kategorie výrobků s normální přesností, se aktivně používají v různých oblastech činnosti.

GOST 7798-70 stanoví jak technické vlastnosti těchto šroubů, tak i jejich geometrické parametry. Materiály GOST 7798-70 si můžete přečíst níže.

Vlastnosti závitového připojení

1. Spolehlivost díky použití speciálního metrického závitu a všestrannosti profilu. Četné studie potvrzují, že při správně zvolené třídě pevnosti šroubů a utahovacím momentu může takové spojení odolat vysokým zatížením a je také spolehlivě chráněno před samovolným uvolněním.
2. Odolává příčnému a axiálnímu zatížení. Šrouby jsou vyrobeny ze speciálních druhů oceli a dobře odolávají zatížení v jakémkoli směru.
3. Snadná montáž a demontáž konstrukcí. Navzdory skutečnosti, že po určité době může být obtížné odšroubovat závitové spojení (kvůli korozi kovu), je to docela možné pomocí speciálních rozpouštědel.
4. Nízké náklady na práci, které jsou výrazně nižší než náklady na svařování. Mnoho konstrukcí se dnes staví pomocí šroubů, protože to vyžaduje méně času a úsilí.

Je třeba poznamenat, že malou nevýhodou závitového spoje lze považovat silnou koncentraci napětí v místě kořene samotného profilu závitu. Z tohoto důvodu musí být označení šroubu zvoleno správně, přesně v souladu se zatížením, kterému je součást vystavena. Tím se sníží riziko jak samovolného uvolnění při slabém utažení, tak i zlomení matice / stržení závitu v důsledku extrémního namáhání.

Šroub radlice s zapuštěnou hlavou

Nemělo by se zapomínat, že dnes se aktivně používají i všechny druhy zajišťovacích prostředků, včetně pojistných matic a pružných podložek.

Typy závitových upevnění

Pro vytvoření závitového spojení jsou potřeba alespoň dvě části, z nichž jedna má vnější závit a druhá vnitřní závit. Existuje několik konstrukčních variant závitů.

V spojovaných částech se vyvrtají průchozí otvory, po kterých se dovnitř vloží šroub, který se na druhé straně utáhne maticí.

U tohoto typu spojení hraje roli matice samotná součást, do které je předvrtaný otvor, poté je nasazen závit a po něm je pomocí šroubu nebo šroubu připevněna další součást. Pokud se používají samořezné šrouby, není nutné předběžný otvor vrtat, protože součást při zašroubování automaticky vytvoří závit.

Jeden konec takového čepu je zašroubován do uzlové části a na druhý konec je speciálním způsobem zašroubována vhodná matice.

Čep se zašroubovatelným koncem

Jak správně utahovat a povolovat šroub

Nejčastěji se při utahování šroubových spojů na různých konstrukcích v domácnosti používají běžné klíče – nástrčné, otevřené a očko. V takovém případě je však obtížné přesně určit utahovací moment, proto v průmyslové výrobě a opravárnách zkušení mechanici používají speciální momentové klíče nebo pneumatické rázové utahováky, jejichž hlavní výhodou je možnost nastavení požadované úrovně utažení v závislosti na typu mechanismu.

K odšroubování šroubu použijte stejné klíče, ale u starých konstrukcí se šrouby často „lepí“ na matici kvůli korozi. Pro bezpečné odšroubování použijte několik jednoduchých metod:

• použití penetračního maziva aerosolového typu WD-40;
• lehkým poklepáním kladivem na zrezivělý šroub se rozbije rez v profilu závitového spojení;
• mírné otočení matice ve směru utahování (jen o několik stupňů).

Závitové spoje se používají v mnoha konstrukcích a mechanismech, protože v praxi prokázaly svou vysokou spolehlivost a účinnost. Správně zvolený typ šroubu, utažený požadovaným utahovacím momentem, je schopen odolat zatížení po celou dobu životnosti mechanismu.