Yüksek Mukavemetli Cıvataların Tanımı, Malzemeleri ve Performans Sınıfları

Yüksek mukavemetli cıvatalaryüksek mukavemetli alaşımlı çelikten üretilmiştir ve büyük ön sıkma gerilimine dayanma kapasitesine sahiptir. Demiryolu raylarında, köprülerde, çelik yapılarda, yüksek basınçlı ve ultra yüksek basınçlı ekipmanlarda kritik bağlantılarda yaygın olarak kullanılırlar. Yüksek mukavemetli cıvataların kırılma modu çoğunlukla gevrek kırılmadır. Basınçlı kaplarda ve yüksek basınçlı ekipmanlarda, genel sızdırmazlık performansını sağlamak için genellikle standartta belirtilen büyük ön yük uygulanır.

Yüksek mukavemetli cıvataların bağlantısı, göreceli kaymayı önlemek için bağlı bileşenlerin temas yüzeyleri arasındaki sürtünmeye dayanır. Yeterli kayma önleyici sürtünme kuvveti sağlamak için cıvata ön gerilimini artırmak, bileşen sıkıştırma kuvvetini arttırmak ve temas yüzeylerinin sürtünme katsayısını uygun şekilde yükseltmek gerekir. Bileşenler arasındaki sıkma kuvveti tamamen cıvata ön gerilimi ile sağlanır. Bu nedenle, yüksek mukavemetli cıvata bağlantılarının temel özelliklerini tanımlayan cıvata imalatında yüksek mukavemetli çelik benimsenmelidir.

Sürtünme katsayısı, yüksek mukavemetli cıvata bağlantılarının taşıma kapasitesini büyük ölçüde etkiler. Esas olarak temas yüzeyi durumu ve bağlı parçaların alt tabaka malzemesi tarafından belirlenir. İnşaatta, sürtünme katsayısını arttırmak ve bağlantı stabilitesini sağlamak amacıyla, oksit pullarını, yağ lekelerini ve yabancı maddeleri çıkarmak için temas yüzeyleri genellikle kumlama ve çelik tel fırçalama ile işlenir.

1. Yüksek Mukavemetli Cıvataların Ortak Malzemeleri ve Performans Özellikleri

Yüksek mukavemetli cıvataların çekme mukavemeti, sertliği ve kapsamlı mekanik özellikleri, alt tabaka malzemelerine ve su verme ve temperleme ısıl işlem proseslerine bağlıdır. Geleneksel su verilmiş 40Cr çelik, malzeme performansı gereksinimlerini pek karşılamıyor10.9 sınıfı yüksek mukavemetli cıvatalaristikrarlı koşullar altında. Rutin muayenelerde çekme mukavemeti, ısıl işlemden sonra yüzey sertliğine göre ön olarak değerlendirilebilir. Farklı malzemelerden yapılmış cıvatalar, yüksek gerilim koşullarında gecikmeli kırılma performansı ve yorulma performansı açısından açıkça farklılık gösterir.

40Cr yüksek mukavemetli cıvatalar çoğunlukla nispeten kontrol edilebilir tasarım taşıma kapasitesine sahip cıvata bilyeli mafsal ızgara yapılarında uygulanır. Tasarım mukavemeti, çapı 30 mm'ye eşit veya daha büyük olan cıvatalar için yaklaşık 390 MPa ve çapı < 30 mm olan cıvatalar için 430 MPa'dır ve normal çalışma koşulları altında düşük ön gerilim gerilimine sahiptir. Yüksek ön yük ve yüksek stresin olduğu ağır çalışma koşullarında kullanılması durumunda, gecikmeli kırılma direncinin sıkı bir şekilde doğrulanması gerekir. Genel olarak 20MnTiB malzemesi, 40Cr ve 40B'den daha iyi gecikmeli kırılma direnci sunar.

GB/T 1231 uyarınca, Grade 10.9S büyük altıgen yüksek dayanımlı cıvatalar için önerilen malzemeler, M24'ten küçük veya ona eşit spesifikasyonlar için 20MnTiB ve M30'dan küçük veya ona eşit spesifikasyonlar için 35VB'dir. Büyük çaplı, yüksek mukavemetli cıvataların tam söndürme nüfuzuna ulaşması zordur, bu da niteliksiz çekirdek mukavemetine neden olur. Bu nedenle mühendislik uygulamalarında büyük boyutlu yüksek dayanımlı cıvatalardan kaçınılmalıdır. Gerekirse, güvenlik marjını sağlamak için tasarım çalışma gerilimi azaltılacaktır.

Ankraj cıvataları ve özel şekilli cıvatalar (GB799 standart ankraj cıvataları ve L tipi cıvatalar dahil), sınırsız uzunlukta M6–M120 spesifikasyon aralığını kapsar. Yaygın malzemeler arasında Q235, 45# çelik, Q345B, 40Cr ve 35CrMoA bulunur. Yapısal tipler düz kanca, yay kancası, ankraj pençesi ve sertleştirilmiş ankraj plakası stillerinden oluşur. Bunlar arasında 40Cr ve 35CrMoA, ekipman temellerinin ve çelik yapıların ağır hizmet tipi ankrajı için özel yüksek mukavemetli malzemelerdir.

2. Torshear Tipi Yüksek Mukavemetli Cıvatalar için Eşleşen Malzemeler ve Uygulama Standartları

Çelik yapılara yönelik Grade 10.9 kesme tipi yüksek mukavemetli cıvatalar için (0,45 standart sürtünme katsayısına sahip sürtünme tipi bağlantı), eşleşen malzemeler aşağıdaki şekilde belirtilir: cıvata malzemesi: 20MnTiB; somun malzemesi: 15MnVB. Bu bağlantı elemanı düzeneği ulusal standartlara uygundurGB/T 3632-2008 Çelik Yapılar için Torshear Tipi Yüksek Mukavemetli Cıvata, Somun ve Rondela DüzenekleriTedarik, denetim ve inşaatta takip edilecek.

3. Cıvata Performans Derecelerinin Sınıflandırılması ve Kriterleri

Karbon çeliğinin mekanik özellikleri vealaşımlı çelik cıvatalar, vidalar ve saplamalaron standart sınıfta sınıflandırılır: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 ve 12,9. Uygulanabilir diş çapı, -50 derece ila 300 derece normal çalışma sıcaklığında 1,6 mm ila 39 mm arasında değişir. Otomat çelik bağlantı elemanlarının çalışma sıcaklığı 250 dereceyi geçmemelidir.

Birleşik endüstri sınıflandırması:Sınıf 8.8 ve üzeri cıvatalar, yüksek mukavemetli cıvatalar olarak tanımlanan su verme ve temperleme ısıl işlemiyle orta karbonlu çelik veya düşük alaşımlı çelikten yapılır; Sınıf 8.8'in altındaki cıvatalar sıradan cıvatalar olarak tanımlanır.

Her cıvata performans derecesi, sırasıyla nominal çekme mukavemeti derecesini ve akma oranını temsil eden iki rakamdan oluşur. Bu uluslararası evrensel bir standarttır. Aynı kalitedeki cıvatalar, malzeme ve menşeden bağımsız olarak eşdeğer mekanik özellikler sunar, dolayısıyla tasarım seçiminde yalnızca performans derecesi benimsenir.

Örnek 1: 4.6. Sınıf sıradan cıvata

1. Nominal çekme mukavemeti: 400 MPa;

2. Verim oranı: 0,6;

3. Nominal akma dayanımı: 400 MPa × 0.6=240 MPa.

Örnek 2: Sınıf 10.9 yüksek mukavemetli cıvata (ısıl işlemden sonra)

1. Nominal çekme mukavemeti: 1000 MPa;

2. Verim oranı: 0,9;

3. Nominal akma dayanımı: 1000 MPa × 0.9=900 MPa.