Tabel met boutgewichten en sterkteklassen: Alles wat u moet weten

Het theoretische gewicht van bouten, inclusief die met en zonder moeren, kan worden berekend met een gesegmenteerde benadering.

Theoretische gewichtstabel voor bouten

Hoe de sterkte van bouten bepalen

Gewone bouten worden onderverdeeld in graad A, graad B (verfijnde bouten) en graad C (ruwe bouten).

Bouten van graad A en B gebruiken staalsoorten van graad 5.6 en 8.8, terwijl bouten van graad C staalsoorten van graad 4.6 en 4.8 gebruiken. Hoge sterkte bouten worden gemaakt van Grade 8.8 en 10.9 staal. In Grade 10.9 geeft 10 bijvoorbeeld de treksterkte van het staal aan. stalen materiaal is fu=1000N/mm² en 0,9 geeft aan dat de vloeigrens van het staalmateriaal fy=0,9fu is. Andere modellen volgen deze conventie. Ankerbouten gebruiken Q235 of Q345 staal.

Bouten van graad A en B (geraffineerde bouten) worden gemaakt van in vorm gewalste knuppels. Het oppervlak van de boutstang is glad, de afmetingen zijn nauwkeurig en de boutgaten worden geboord met behulp van een matrijs of eerst geslagen met een kleiner gat op afzonderlijke onderdelen en vervolgens opnieuw geboord tot de ontworpen diameter op geassembleerde onderdelen (bekend als Klasse I gaten). De ruimte tussen de boutdiameter en het gat is zeer klein, slechts ongeveer 0,3 mm, waardoor tijdens de installatie voorzichtig gehamerd moet worden voor afschuif- en treksterkte.

De productie en installatie van bouten van klasse A en B (verfijnde bouten) zijn echter arbeidsintensief en duur. In staalconstructies worden ze alleen gebruikt op belangrijke installatieknooppunten of in boutverbindingen die zowel afschuif- als trekbelastingen van dynamische krachten dragen.

Bouten van graad C (ruwe bouten) worden gemaakt door rondstaal te persen. Het oppervlak is ruwer en de afmetingen zijn minder precies. De boutgaten worden in één keer geponst of geboord zonder matrijs (gaten van klasse II) en de gatdiameter is 1-2 mm groter dan de boutdiameter. Dit leidt tot aanzienlijke vervorming bij afschuifkrachten en afzonderlijke bouten kunnen in contact komen met de gatwand en te grote interne krachten ondervinden, waardoor ze vroegtijdig bezwijken.

Door de eenvoud en lagere productiekosten van bouten van graad C (ruwe bouten) worden ze vaak gebruikt in diverse staalconstructieprojecten. Ze zijn vooral geschikt voor verbindingen die trekkrachten dragen langs de boutas, demonteerbare verbindingen en tijdelijke bevestigingscomponenten.

Bij verbindingen met grote dwarskrachten worden steunen of andere structurele maatregelen gebruikt om de dwarskrachten te dragen, zodat de bout de voordelen van zijn treksterkte kan benutten.

Bouten van graad C kunnen ook worden gebruikt in secundaire verbindingen die worden onderworpen aan statische of indirecte dynamische belastingen als afschuifverbindingen.

Roestvrijstalen bouten met hoge sterkte

Roestvrijstalen bouten met hoge sterkte hebben een hoge sterkte en weerstand tegen corrosie door lucht, stoom, water en andere zwakke corrosieve media, evenals zuren, basen en zouten. Ze hebben geen last van corrosie, putjes, roest of slijtage.

Roestvrij staal is ook een van de sterkste materialen die in de bouw worden gebruikt. Dankzij de uitstekende corrosiebestendigheid zorgt het voor de permanente integriteit van structurele onderdelen in technische ontwerpen.

Staalconstructie verbindingsbout De prestatiecijfers zijn onderverdeeld in meer dan tien klassen, waaronder 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.

Bouten van Grade 8.8 en hoger zijn gemaakt van koolstofarme gelegeerd staal of middelhard staal en ondergaan een warmtebehandeling (afschrikken, ontlaten), algemeen bekend als bouten met hoge sterkte, terwijl de rest bekend staat als gewone bouten.

De prestatiemarkeringen van bouten bestaan uit twee getallen die de nominale treksterkte en de vloeigrensverhouding van de bout aangeven. boutmateriaal.

Hoge sterkte bouten zijn gemaakt van hoge sterkte staal, of bouten die een aanzienlijke voorspankracht vereisen. Ze worden veel gebruikt in bruggen, spoorwegen en verbindingen van hogedruk- en ultrahogedrukapparatuur. Deze bouten falen vaak door brosse breuk.

Bouten met hoge sterkte die worden gebruikt in ultrahogedrukapparatuur moeten een aanzienlijke voorspanning toepassen om de afdichting van de container te garanderen.

Enkele concepten over bouten met hoge sterkte: 1. Bouten met een prestatiegraad boven 8,8 worden bouten met hoge sterkte genoemd. De huidige nationale norm vermeldt alleen tot M39 en voor grotere maten, vooral lengtes groter dan 10~15% maal de diameter, is de binnenlandse productie nog beperkt.

Verschil tussen bouten met hoge treksterkte en gewone bouten

Hoge sterkte bouten verschillen van gewone bouten doordat ze grotere belastingen kunnen weerstaan dan standaard bouten van dezelfde specificatie. Gewone bouten worden gemaakt van Q235 (A3) staal. Hoge sterkte bouten worden gemaakt van 35# staal of andere hoogwaardige materialen en ondergaan een warmtebehandeling om hun sterkte te verhogen. Het grootste verschil zit in de sterkte van het materiaal.

Vanuit het oogpunt van grondstoffen worden bouten met hoge sterkte gemaakt van materialen met hoge sterkte. De schroef, moer en sluitring van een hoge sterkte bout zijn allemaal gemaakt van hoge sterkte staal, meestal met behulp van 45# staal, 40 boorstaal, 20 mangaan titanium boorstaal, 35CrMoA, enz. Gewone bouten worden meestal gemaakt van Q235 (gelijk aan het vroegere A3) staal.

In termen van sterkteklasse worden bouten met hoge sterkte, die steeds vaker worden gebruikt, meestal geleverd in de klassen 8.8 en 10.9, waarbij 10.9 gebruikelijker is. Gewone bouten hebben een lagere sterkteklasse, meestal 4.4, 4.8, 5.6 en 8.8.

Wat betreft de eigenschappen van krachtoverbrenging: bouten met hoge sterkte oefenen voorspanning uit en brengen externe krachten over via wrijving. Gewone boutverbindingen vertrouwen op de afschuifweerstand van de boutstang en de druk van de gatwand om dwarskrachten over te brengen. De voorspanning die ontstaat bij het aandraaien van de moer is minimaal en kan als verwaarloosbaar worden beschouwd.

Daarentegen worden bouten met hoge sterkte, afgezien van hun hoge materiaalsterkte, toegepast met een aanzienlijke voorspanning, waardoor een drukkracht ontstaat tussen de verbonden onderdelen. Dit veroorzaakt aanzienlijke wrijving loodrecht op de boutas. De voorspanning, slipweerstandscoëfficiënt en soort staal materiaal direct van invloed op het draagvermogen van bouten met hoge sterkte.

Op basis van de krachtdragende eigenschappen worden ze onderverdeeld in lagertype en wrijvingstype. Beide typen hebben verschillende berekeningsmethoden. De kleinste standaard voor bouten met hoge sterkte is M12, veelgebruikte maten variëren van M16 tot M30, en de prestaties van supergrote bouten zijn onstabiel, zodat er bij het ontwerp rekening mee moet worden gehouden.

Het verschil tussen frictie- en lagerverbindingen in bouten met hoge sterkte:

Hoge sterkte boutverbindingen klemmen de verbonden platen stevig vast door een aanzienlijke voorspankracht in de boutschacht, waardoor een aanzienlijke wrijving wordt gegenereerd en de algehele integriteit en stijfheid van de verbinding wordt verbeterd. Wanneer ze worden blootgesteld aan afschuifkrachten, kunnen ze worden onderverdeeld in wrijvingstype en lagertype boutverbindingen met hoge sterkte, die fundamenteel verschillen in hun grenstoestanden.

Hoewel het hetzelfde bouttype is, verschillen hun berekeningsmethoden, eisen en toepassingsgebieden aanzienlijk. Bij afschuifbestendig ontwerp is de grenstoestand voor wrijvingsbestendige boutverbindingen van het type met hoge sterkte de maximaal mogelijke wrijvingskracht die wordt geleverd door de spankracht van de bouten tussen de contactvlakken van de platen, waarbij ervoor wordt gezorgd dat de externe schuifkracht deze maximale wrijvingskracht niet overschrijdt gedurende de hele gebruiksperiode.

De platen ondergaan geen relatieve glijdende vervorming (waarbij de oorspronkelijke opening tussen de boutas en het gat behouden blijft) en de verbonden platen zijn als geheel onderhevig aan elastische krachten. Bij boutverbindingen met hoge sterkte mag de externe dwarskracht groter zijn dan de maximale wrijvingskracht, waardoor relatieve schuifvervorming optreedt tussen de verbonden platen tot de boutas de gatwand raakt.

Vervolgens brengt de verbinding krachten over door afschuiving van de boutas, druk op de gatwand en wrijving tussen de plaatoppervlakken, waarbij de uiteindelijke afschuiving van de verbinding óf door afschuiving van de boutas óf door druk op de gatwand plaatsvindt.

Samengevat zijn frictie- en lagertype hogesterktebouten in essentie dezelfde bouten, alleen verschilt het of er bij het ontwerp rekening wordt gehouden met slip. Wrijvingsbouten met hoge sterkte mogen niet slippen; ze dragen geen dwarskrachten en elke slip wordt beschouwd als een ontwerpfout, een technisch volwassen benadering. Lagerbouten met hoge sterkte kunnen wel slippen en ook afschuifkrachten opvangen, waarbij de uiteindelijke breuk gelijk is aan die van gewone bouten (afschuiving van de bout of samendrukking van de bout). staalplaat).

In termen van gebruik: Voor de boutverbindingen van de belangrijkste constructiedelen in gebouwen worden meestal bouten met een hoge sterkte gebruikt. Gewone bouten kunnen worden hergebruikt, terwijl bouten met hoge sterkte dat niet kunnen en meestal worden gebruikt voor permanente verbindingen.

Hoge sterkte bouten zijn voorgespannen bouten. Bij wrijvingstoepassingen wordt een bepaalde voorspanning toegepast met een momentsleutel, terwijl bij lagertoepassingen de spline wordt afgeschoven. Gewone bouten, met een slechtere afschuifweerstand, kunnen worden gebruikt in minder kritieke constructiedelen en hoeven alleen te worden aangehaald. Gewone bouten zijn meestal van de kwaliteitsklassen 4.4, 4.8, 5.6 en 8.8. Hoge sterkte bouten zijn meestal van de kwaliteiten 8.8 en 10.9, waarbij 10.9 het meest voorkomt.

Grade 8.8 en 8.8S zijn gelijkwaardig. De krachtopname en berekeningsmethoden van gewone bouten verschillen van die van bouten met hoge sterkte. Hoge sterkte bouten dragen voornamelijk kracht via de interne voorspankracht P, waardoor wrijvingsweerstand wordt gecreëerd op de contactoppervlakken van de verbonden onderdelen om externe belastingen te weerstaan, terwijl gewone bouten rechtstreeks externe belastingen dragen.

Meer specifiek: Hoge sterkte boutverbindingen bieden voordelen zoals een eenvoudige constructie, goede krachtdragende prestaties, vervangbaarheid, weerstand tegen vermoeiing en weerstand tegen loskomen onder dynamische belastingen, waardoor ze een veelbelovende verbindingsmethode zijn.

Bouten van hoge sterkte worden aangedraaid met een speciale sleutel, waardoor een grote, gecontroleerde voorspanning ontstaat. Deze voorspanning, die wordt overgebracht via de moer en de sluitring, creëert een equivalente voordrukkracht op de verbonden onderdelen. Onder deze voordrukkracht wordt aanzienlijke wrijving gegenereerd langs de oppervlakken van de verbonden onderdelen.

Zolang de axiale kracht kleiner is dan deze wrijvingskracht, slippen de onderdelen niet en blijft de verbinding intact. Dit is het principe achter sterke boutverbindingen.

Hoge sterkte boutverbindingen zijn afhankelijk van de wrijving tussen de contactoppervlakken van de verbonden onderdelen om glijden te voorkomen. Om voldoende wrijving te garanderen, is het noodzakelijk om de klemming kracht tussen de componenten en verbetert de wrijvingscoëfficiënt van de contactoppervlakken.

De klemkracht tussen componenten wordt bereikt door voorspanning toe te passen op de bouten, waardoor het gebruik van staal met een hoge sterkte voor de bouten noodzakelijk is, vandaar de term "boutverbindingen met een hoge sterkte".

Bij boutverbindingen met hoge sterkte is de wrijvingscoëfficiënt van grote invloed op het draagvermogen. Experimenten tonen aan dat de wrijvingscoëfficiënt voornamelijk wordt beïnvloed door de aard van de contactoppervlakken en het materiaal van de componenten.

Om de wrijvingscoëfficiënt van de contactoppervlakken te verhogen, worden bij de constructie vaak methoden gebruikt zoals zandstralen of draadborstelen om de contactoppervlakken binnen het verbindingsgebied te behandelen.

Hoge sterkte bouten zijn er eigenlijk in twee soorten: wrijvingstype en lagertype. Het ontwerpcriterium voor bouten met hoge sterkte van het wrijvingstype is dat de schuifkracht veroorzaakt door de ontwerpbelasting de wrijvingskracht niet overschrijdt. Voor lagerbouten is het criterium dat de boutas niet afschuift of dat de platen niet verbrijzeld worden.

Corrosiebestendigheid van roestvaststalen bouten met hoge sterkte

Roestvaststalen bouten met hoge sterkte staan bekend om hun corrosiebestendigheid.

Alle metalen reageren met zuurstof in de atmosfeer en vormen een oxidelaag op hun oppervlak. Helaas blijft het ijzeroxide dat gevormd wordt op gewoon koolstofstaal oxideren, waardoor roest zich uitbreidt en er uiteindelijk gaten ontstaan. Oppervlakken van koolstofstaal kunnen worden beschermd met verf of oxidatiebestendige metalen (zoals zink, nikkel en chroom) door middel van galvanisatie. Zoals algemeen bekend is deze beschermlaag echter slechts een dunne laag. Als de beschermlaag beschadigd raakt, begint het onderliggende staal te roesten.

De corrosiebestendigheid van roestvast staal is afhankelijk van chroom. Omdat chroom echter een bestanddeel van het staal is, is de beschermingsmethode anders. Wanneer het chroomgehalte hoger is dan 11,7%, neemt de weerstand van het staal tegen atmosferische corrosie aanzienlijk toe.

Hoewel een hoger chroomgehalte de corrosiebestendigheid nog steeds kan verbeteren, is het effect minder uitgesproken. Dit komt doordat staallegeringen met chroom het type oppervlakteoxide veranderen, vergelijkbaar met het oxide dat gevormd wordt op zuiver chroommetaal. Dit hechte chroomrijke oxide beschermt het oppervlak tegen verdere oxidatie. Deze oxidelaag is extreem dun, waardoor de natuurlijke glans van het staal doorschijnt en roestvrij staal zijn kenmerkende uiterlijk krijgt.

Bovendien, als de oppervlaktelaag beschadigd raakt, zal het blootgestelde staaloppervlak reageren met de atmosfeer om zichzelf te herstellen, waardoor deze "passieve" oxidelaag opnieuw gevormd wordt en zijn beschermende rol voortzet. Daarom is alle roestvast stalen elementen hebben een gemeenschappelijk kenmerk: hun chroomgehalte is hoger dan 10,5%.

De betekenis van prestatieklassen van schroeven en bouten

De prestatieklassen van schroeven en bouten voor staalconstructieverbindingen zijn onderverdeeld in meer dan tien niveaus, waaronder 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.

Bouten van graad 8.8 en hoger zijn gemaakt van gelegeerd staal met een laag koolstofgehalte of staal met een gemiddeld koolstofgehalte en ondergaan een warmtebehandeling (afschrikken en temperen), algemeen bekend als bouten met hoge sterkte. De rest wordt meestal aangeduid als gewone bouten.

De prestatieklasse van een bout wordt aangeduid door twee getallen die de nominale treksterkte en de vloeigrens van het boutmateriaal aangeven. Bijvoorbeeld:

Voor een bout van graad 4.6:

1. De nominale treksterkte van het boutmateriaal is 400 MPa;
2. De vloeigrens van het boutmateriaal is 0,6;
3. De nominale vloeigrens van het boutmateriaal is 400 × 0,6 = 240 MPa.

Voor een kwaliteit 10.9 bout met hoge sterkte kan deze na warmtebehandeling:

1. Een nominale treksterkte van 1000 MPa;
2. Een vloeigrensverhouding van 0,9;
3. Een nominale vloeigrens van 1000 × 0,9 = 900 MPa.

De prestatieklasse van de bout is een internationaal gestandaardiseerd criterium. Bouten met dezelfde prestatieklasse, ongeacht het materiaal en de herkomst, hebben dezelfde prestaties en bij het ontwerp is het voldoende om alleen op basis van de prestatieklasse te selecteren.

De sterkteklassen, zoals 8,8 en 10,9, verwijzen naar de weerstand van de bout tegen afschuifspanning, gemeten bij respectievelijk 8,8 GPa en 10,9 GPa.

• Grade 8.8 heeft een nominale treksterkte van 800 N/mm² en een nominale vloeigrens van 640 N/mm².
• Over het algemeen worden bouten aangeduid met "X.Y", waarbij X100 is de treksterkte van de bout in MPa, en X100*(Y/10) is gelijk aan de vloeigrens van de bout (aangezien de aanduiding: vloeigrens/treksterkte = Y/10).

Bijvoorbeeld een bout van graad 4.8:

• Heeft een treksterkte van 400 MPa;
• En een vloeigrens van 400*8/10 = 320 MPa.

Bovendien worden roestvrijstalen bouten vaak aangeduid als A4-70, A2-70, enz. met een andere betekenis.

Over maateenheden: De wereld gebruikt voornamelijk twee systemen om lengte te meten. Het ene is het metrische systeem, met meters (m), centimeters (cm), millimeters (mm), enz., dat veel gebruikt wordt in Europa, China, Japan en andere Zuidoost-Aziatische gebieden. Het andere is het imperiale systeem, dat gebruik maakt van inches (inch), gelijk aan de oude Chinese markt inch, overwegend gebruikt in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en andere westerse landen.

• Metrische meting: (Decimaal stelsel) 1 meter = 100 centimeter = 1000 millimeter
• Imperiale meting: (Octaal stelsel) 1 inch = 8 fracties van een inch; 1 inch = 25,4 mm; 3/8 inch × 25,4 = 9,52 mm
• Voor producten kleiner dan 1/4 inch worden de maten aangeduid met gauge nummers, zoals: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12.

Draadtypen en -eigenschappen

Soorten draden

Draden zijn een vorm van spiraalvormige structuur op het buiten- of binnenoppervlak van een vaste stof, gekenmerkt door een uniforme spiraalvormige rand. Op basis van hun structurele kenmerken en toepassingen worden ze ingedeeld in drie hoofdtypen:

1. Gewone draden: Deze hebben een driehoekige tandvorm en worden gebruikt voor het verbinden of bevestigen van onderdelen. Gewone schroefdraad wordt onderverdeeld in grove en fijne schroefdraad, waarbij fijne schroefdraad een hogere verbindingssterkte biedt.
2. Transmissie Draden: Deze draden hebben verschillende tandvormen, waaronder trapeziumvormig, rechthoekig, zaagtand en driehoekig.
3. Afdichtingsdraden: Gebruikt voor het afdichten van verbindingen, de belangrijkste types zijn pijpschroefdraad, conische schroefdraad en conische pijpschroefdraad.

Schroefdraad Pasvormen

De passing van schroefdraad verwijst naar hoe losjes of strak kruisende draden op elkaar aansluiten. De passinggraad wordt bepaald door de combinatie van afwijkingen en toleranties die op de binnen- en buitenschroefdraad worden toegepast.

(1) Unified Thread Standard:

Buitendraad heeft drie kwaliteiten: 1A, 2A en 3A. Inwendige schroefdraad heeft drie kwaliteiten: 1B, 2B en 3B. Dit zijn allemaal spelingpassingen, waarbij hogere cijfers duiden op nauwere passing.

In Unified threads worden afwijkingen alleen gespecificeerd voor de kwaliteiten 1A en 2A. De kwaliteit 3A heeft geen afwijking en de afwijkingen van 1A en 2A zijn gelijk. Hoe groter het sorteringsnummer, hoe kleiner de tolerantie.

• Kwaliteiten 1A en 1B vertegenwoordigen zeer ruime tolerantieniveaus en zijn geschikt voor ruim passingen in zowel binnen- als buitenschroefdraad.
• Kwaliteiten 2A en 2B zijn de meest gebruikte draadtolerantieniveaus voor mechanische bevestigingsmiddelen in de Unified-serie.
• Kwaliteiten 3A en 3B bieden de strakste pasvorm, geschikt voor bevestigingen met een kleine tolerantie die worden gebruikt in kritieke veiligheidsontwerpen.
• Voor buitenschroefdraad hebben de kwaliteiten 1A en 2A een passingtolerantie, maar 3A niet. De tolerantie van 1A is 50% groter dan 2A en 75% groter dan 3A. Voor binnendraad is de tolerantie van 2B 30% groter dan 2A, 1B 50% groter dan 2B en 75% groter dan 3B.

(2) Metrisch Schroefdraad:

Buitenschroefdraad heeft drie kwaliteiten: 4h, 6h en 6g. Inwendige schroefdraad heeft drie kwaliteiten: 5H, 6H en 7H. (Japanse standaard schroefdraadnauwkeurigheidsgraden zijn verdeeld in I, II en III niveaus, waarbij II de meest voorkomende is). Bij metrische draad is de basisafwijking voor H en h nul. De basisafwijking voor G is positief en voor e, f en g is deze negatief.

• H is de meest gebruikte tolerantiepositie voor binnenschroefdraad, meestal gebruikt zonder oppervlaktecoating of met een extreem dunne fosfateringslaag. De basisafwijking van G is voor speciale gelegenheden, zoals een dikkere deklaag, en wordt zelden gebruikt.
• g wordt vaak gebruikt voor dunne coatings van 6-9um. Als een producttekening bijvoorbeeld een bout van 6u voorschrijft, wordt voor de schroefdraad een tolerantieband van 6g gebruikt.
• De beste passing van schroefdraad is meestal een combinatie van H/g, H/h of G/h. Voor precisiebevestigingen zoals bouten en moeren wordt standaard een passing van 6H/6g aanbevolen.

(3) Draadmarkering

• Belangrijkste geometrische parameters van zelftappende en zelfborende schroefdraad:
• Hoofddiameter/buitendiameter (d1): De diameter van een denkbeeldige cilinder waar de kruinen van de draden samenvallen. Deze vertegenwoordigt in wezen de nominale diameter van de schroefdraad.
• Kleine diameter/wortel diameter (d2): De diameter van een denkbeeldige cilinder waar de wortels van de draden samenvallen.
• Spoed (p): De axiale afstand tussen overeenkomstige punten op aangrenzende draden langs de spoedlijn. In het imperiale stelsel wordt dit aangegeven door het aantal draden per inch (25,4 mm).

Hieronder staan algemene specificaties voor spoed (metrisch) en schroefdraadaantal (imperiaal):

• Metrisch zelftappend schroefdraad:

Specificaties: ST 1.5, ST 1.9, ST 2.2, ST 2.6, ST 2.9, ST 3.3, ST 3.5, ST 3.9, ST 4.2, ST 4.8, ST 5.5, ST 6.3, ST 8.0, ST 9.5

Pitches: 0.5, 0.6, 0.8, 0.9, 1.1, 1.3, 1.3, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8, 1.8, 2.1, 2.1

• Keizerlijke zelftappende schroefdraad:

Specificaties: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12, #14

Draadtellingen: AB-draad 24, 20, 20, 19, 18, 16, 14, 14; A-draad 24, 20, 18, 16, 15, 12, 11, 10