Cıvata Malzemelerinin Analizi

Cıvatalar, mekanik özellik sınıfına göre sınıflandırılan bağlantı elemanlarını sıradan cıvatalara veyüksek mukavemetli cıvatalar. Farklı malzemeler mekanik performansı ve uygulanabilir cıvata çeşitlerini doğrudan etkiler. Aşağıda seçim referansı olarak yaygın olarak kullanılan cıvata malzemelerinin bir analizi bulunmaktadır.

1. Sıradan Cıvatalar için Ortak Malzemeler

Özellik Sınıfı 8.8'in altındaki cıvatalar, genellikle düşük karbonlu veya orta karbonlu çelik filmaşinden soğuk şişirme ve diş haddeleme yoluyla, su verme ve temperleme ısıl işlemi uygulanmadan yapılan sıradan mukavemetli cıvatalardır. Örnek olarak en sık kullanılan Sınıf 4.8'i ele alırsak: nominal çekme mukavemeti 400 MPa'dan az değildir, akma-gerilme oranı 0,8'dir ve nominal akma mukavemeti 400 × 0.8=320 MPa'dan az değildir.

Sıradan cıvatalar için ortak filmaşin kaliteleri şunları içerir:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Performans gereksinimlerini karşılayan diğer karbonlu çelik filmaşinler

Yukarıdaki karbon çeliği filmaşinler doğası gereği manyetik değildir; manyetik olmayan özellikler esas olarak aşağıdakiler için geçerlidir:paslanmaz çelik bağlantı elemanları. Soğuk işlemden sonra östenitik paslanmaz çelikler zayıf manyetizma geliştirir: Soğuk işlemden sonra 304M'nin manyetizması yaklaşık 1,6 μ ila 2,0 μ, 304HC'nin manyetizması yaklaşık 1,01 μ ila 1,6 μ ve Grade 316, soğuk işlemden sonra 1,01 μ'nin altında manyetizmaya sahiptir.

2. Yüksek Mukavemetli Cıvatalar için Ortak Malzemeler

Yüksek mukavemetli cıvatalar, daha fazla ön yük ve yük taşıma taleplerini karşılamak için daha yüksek çekme mukavemetine sahip malzemeler gerektirir. Su verme ve temperleme ısıl işleminin malzeme mukavemeti üzerinde önemli bir etkisi vardır. Temperleme sonrasında 40Cr genellikle Sınıf 10.9S yapısal yüksek mukavemetli cıvataların malzeme gereksinimlerini stabil bir şekilde karşılayamaz; Sınırlı muayene koşulları altında, temperleme sonrası yüzey sertliği, malzeme mukavemet derecesi için bir ön referans olarak kullanılabilir. Yüksek gerilim altında, farklı malzemelerden yapılmış yüksek mukavemetli cıvatalar farklı gecikmeli kırılma direnci sergiler.

2.1 40Cr Yüksek Mukavemetli Cıvatalar

40Cr yüksek mukavemetli cıvatalar esas olarak cıvata-toplu mafsal alanı kafes kirişlerinde kullanılır. Tasarım mukavemetleri genellikle 390 MPa (d 30 mm'ye eşit veya daha büyük) veya 430 MPa'dır (d < 30 mm), normal hizmet koşullarında nispeten düşük ön çekme gerilimi vardır. Yüksek ön yükleme gerektiren koşullara uygulandığında malzemenin gecikmeli kırılma direnci dikkatle değerlendirilmeli ve sağlanmalıdır.

2.2 20MnTiB Yüksek Mukavemetli Cıvatalar

20MnTiB düşük karbonlu bor alaşımlı bir çeliktir. Su verme ve temperlemeden sonra, iyi dengelenmiş kapsamlı özellikler sunar ve gecikmeli kırılma direnci, 40Cr ve 40B'ninkinden üstündür, bu da onu yüksek ön yüklemeli, yüksek gerilimli çelik yapı bağlantı düzenekleri için uygun kılar.

2.3 Standart Tarafından Önerilen Malzeme Seçimi

Yüksek mukavemetli büyük malzemeler için mevcut Çin ulusal standardına görealtıgen başlı cıvataçelik yapılar için somun ve pul düzenekleri, Sınıf 10.9S cıvatalar için önerilen malzemeler aşağıdaki gibidir:

Boyut M24'ten küçük veya ona eşit: 20MnTiB;

Boyut M27–M30: 35VB.

Büyük çaplı, yüksek mukavemetli cıvataların temperleme sırasında tamamen sertleşmesi zordur, bu nedenle aşırı büyük çaplardan kaçınılmalıdır. Büyük çaplı cıvatalara ihtiyaç duyulursa, çalışma gerilimi buna göre azaltılmalı ve kesit performansı gereksinimlerini karşılamak için malzemenin sertleşebilirliği doğrulanmalıdır.

3. Özet

Hem sıradan cıvatalar hem de yüksek mukavemetli cıvatalar için malzeme seçimi, mukavemeti, tokluğu, yorulma direncini, gecikmeli kırılma direncini ve uygulanabilir servis aralığını doğrudan etkiler. Seçim sırasında, bağlantı güvenilirliğini sağlamak için eşleşen malzeme kaliteleri ve ısıl işlem süreçleri, yük sınıfına, ön yük gereksinimlerine, servis ortamına ve ilgili standartlara uygun olarak seçilecektir.