I. Rodzaje wątków
Gwinty dzielą się na dwie główne kategorie w zależności od ich przeznaczenia: nici łączące i nici transmisyjne.
1. Łączenie wątków
Gwinty łączące dzielą się na dwa typy: gwinty zwykłe i gwinty rurowe, używane głównie do łączenia elementów. Istnieją cztery powszechnie używane gwinty standardowe, a mianowicie: zwykłe gwinty-o grubym skoku, zwykłe gwinty o drobnym-skoku, gwinty rurowe i gwinty rurowe stożkowe.
① Gwint zwykłych gwintów to trójkąt równoboczny (kąt gwintu wynosi 60 stopni). Różnica między gwintami-o skoku drobnym i-grubym polega na tym, że przy tej samej średnicy większej skok gwintów-o skoku drobnym jest mniejszy niż w przypadku gwintów o-skoku grubym.
② Gwinty rurowe i stożkowe mają kształt trójkąta równoramiennego (kąt gwintu wynosi 55 stopni). Gwinty rurowe stosowane są głównie do łączenia rur wodociągowych, naftowych, gazowych i innych rurociągów. Gwinty rurowe dzielą się na cylindryczne i stożkowe, oba są wyrażone w calach, a skok wyraża się liczbą zwojów na długości gwintu 25,4 mm.
Gwinty rurowe dzielą się dalej na:
● Nie-uszczelnione gwinty rurowe (G): gwintowniki rurowe są używane do obróbki gwintów wewnętrznych, a matryce do obróbki gwintów zewnętrznych;
● Uszczelnione gwinty rurowe (R): Wymagana jest duża precyzja i istnieją dwie metody montażu: cylindryczne gwinty wewnętrzne i stożkowe gwinty zewnętrzne tworzą pasowanie typu „cylinder/stożek”; stożkowe gwinty wewnętrzne i stożkowe gwinty zewnętrzne tworzą dopasowanie typu „stożek/stożek”.
(1) Rozmiar gwintu rury jest przybliżoną wartością wewnętrznej średnicy rury, a nie zewnętrznej średnicy rury. Na przykład 1/2 cala odpowiada DN15.
(2) Grubość gwintu rury wyraża się liczbą zwojów na cal, a przeliczony skok jest liczbą dziesiętną. Na przykład gwint rurowy G1 calowy ma 11 zwojów wzdłuż osi, a jego skok wynosi 25,4 ÷ 11 ≈ 2,309 mm. Gwinty rurowe są najczęściej używane do łączenia łączników rurowych i części cienkościennych-o małych średnicach skoku i kształtu gwintu.
● Gwinty metryczne wyrażane są poprzez skok, natomiast gwinty amerykańskie i brytyjskie wyrażane są poprzez liczbę zwojów na cal.
● Gwinty metryczne mają kształt gwintu równobocznego 60 stopni, gwinty brytyjskie mają gwint równoramienny 55 stopni, a gwinty amerykańskie mają gwint równoramienny 60 stopni.
Uwaga: znawcy zwykle używają słowa „fen” w odniesieniu do rozmiaru gwintu. 1 cala równego 8 fen, 1/4 cala to 2 fen itd. (np. 1/2 cala to 4 fen, 3/4 cala to 6 fen).
2. Gwinty transmisyjne
Gwinty transmisyjne służą do przenoszenia mocy lub ruchu. Istnieją cztery powszechnie używane standardowe wątki:
1) Gwinty trapezowe: Kształt gwintu to trapez równoramienny z kątem gwintu 30 stopni, który jest najczęściej używanym gwintem przekładniowym. W porównaniu z gwintami prostokątnymi jego wydajność transmisji jest nieco niższa, ale ma dobrą przetwarzalność, wysoką wytrzymałość korzenia i dobrą wydajność centrowania. Śruba pociągowa obrabiarek wykorzystuje gwinty trapezowe do dwukierunkowego przenoszenia mocy, a kod gwintu to Tr.
2) Gwinty piłokształtne: rodzaj gwintu przenoszącego, który przenosi siłę jednokierunkową. Gwint ma kształt trapezu równoramiennego, jedna strona tworzy kąt 30 stopni z linią pionową, a druga strona tworzy kąt 3 stopni, tworząc kąt gwintu 33 stopni, z kodem gwintu B. Jest używany tylko do przenoszenia mocy jednokierunkowej. Ze względu na wyższą wydajność przenoszenia i wytrzymałość w porównaniu z gwintami trapezowymi, jest on często stosowany w mechanizmach łożyskowych-jednokierunkowych, takich jak prasy śrubowe i prasy hydrauliczne.
3) Gwinty prostokątne: używane głównie do przenoszenia siły. Jego cechą charakterystyczną jest to, że wydajność transmisji jest wyższa niż w przypadku innych nici, ale trudność przetwarzania jest duża, a siła korzenia jest niska, więc jego zastosowanie jest ograniczone.
4) Gwinty modułowe: znane również jako gwinty przekładni ślimakowej, o kącie gwintu 40 stopni, charakteryzujące się dużym przełożeniem, zwartą konstrukcją, stabilną przekładnią i dobrym-działaniem samoblokującym, stosowane głównie w urządzeniach redukcyjnych.
II. Właściwości mechaniczne śrub
1. Klasy: Klasy wytrzymałości śrub metrycznych obejmują głównie 10 klas wydajności: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9, 12,9.
Rozróżnienie i znaczenie śrub-o wysokiej wytrzymałości: śruby klasy 8.8 i wyższej są łącznie określane jako śruby-o wysokiej wytrzymałości, a pozostałe gatunki nazywane są śrubami-o zwykłej wytrzymałości.
2. Znaczenie oznaczenia klasy użytkowej śruby: Oznaczenie klasy użytkowej śruby składa się z dwóch części liczb, reprezentujących odpowiednio nominalną wartość wytrzymałości na rozciąganie i współczynnik plastyczności śruby. Na przykład znaczenie śruby o klasie wytrzymałości 4.8 (Uwaga: klasa 4.8 to śruba o zwykłej-wytrzymałości, a nie śruba-o wysokiej wytrzymałości):
(1) Nominalna wytrzymałość na rozciąganie materiału śruby wynosi 400 MPa;
(2) Stopień plastyczności materiału śruby wynosi 0,8;
(3) Nominalna granica plastyczności materiału śruby wynosi 400×0.8=320MPa.
3. Stopień wydajności mechanicznejśrubyma głównie następujące cztery wskaźniki:
A. Wskaźniki wytrzymałości (wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, granica plastyczności, naprężenie gwarantowane);
B. Wskaźniki twardości (twardość Vickersa, twardość Brinella, twardość Rockwella, twardość powierzchniowa);
C. Wskaźniki plastyczności i wytrzymałości (wydłużenie, wytrzymałość na obciążenie klinowe, energia absorpcji uderzenia, twardość główki);
D. Wskaźniki warstwy odwęglonej (minimalna wysokość nie-odwęglonej warstwy gwintu, maksymalna głębokość warstwy całkowicie odwęglonej).
4. Rzeczownik Wyjaśnienie
1) Wytrzymałość na rozciąganie (σb) (N/mm²): Maksymalna siła rozciągająca, jaką produkt może wytrzymać na jednostkę powierzchni, odnosząca się do maksymalnego naprężenia, jakie może wytrzymać materiał metalowy przed pęknięciem.
2) Obciążenie gwarantowane (SP) (N/mm²): Zgodnie z klasą i specyfikacją produktu, na określony czas przykładane jest do niego określone obciążenie, które produkt może wytrzymać bez mierzalnych trwałych odkształceń.
3) Granica plastyczności (σs) (N/mm²): Punkt, w którym odkształcenie wzrasta, ale naprężenie nie wzrasta, gdy materiał jest rozciągany. Na krzywej rozciągania produktów o ogólnej-wytrzymałości można wyświetlić oczywistą granicę plastyczności, która jest granicą między odkształceniem sprężystym a odkształceniem plastycznym materiału; na krzywej rozciągania produktów o-wytrzymałości nie ma oczywistej granicy plastyczności. Jeżeli nie można zmierzyć granicy plastyczności, można zamiast tego zastosować metodę pomiaru granicy plastyczności.
4) Definicja granicy plastyczności: Jest to granica plastyczności, gdy materiał metalowy podlega zjawisku plastyczności, czyli naprężeniu, które jest odporne na mikro-odkształcenie plastyczne. W przypadku materiałów metalowych bez oczywistego zjawiska plastyczności określa się, że wartość naprężenia, która powoduje odkształcenie szczątkowe wynoszące 0,2%, jest granicą plastyczności, zwaną warunkową granicą plastyczności lub granicą plastyczności. Siła zewnętrzna przekraczająca ten limit spowoduje trwałe uszkodzenie części, którego nie będzie można odzyskać. Na przykład granica plastyczności stali nisko-węglowej wynosi 207 MPa. Kiedy siła zewnętrzna przekroczy tę granicę, część spowoduje trwałe odkształcenie; gdy jest mniejsza niż ten limit, część może powrócić do swojego pierwotnego kształtu.
Uwagi:
A. Odkształcenia materiału dzielimy na odkształcenia sprężyste (mogą powrócić do pierwotnego kształtu po usunięciu siły zewnętrznej) i odkształcenia plastyczne (nie mogą powrócić do pierwotnego kształtu po usunięciu siły zewnętrznej i następuje zmiana kształtu, taka jak wydłużenie lub skrócenie).
B. Kiedy naprężenie przekracza granicę sprężystości, wchodzi w fazę plastyczności, a odkształcenie gwałtownie wzrasta. W tym czasie oprócz odkształcenia sprężystego nastąpi również część odkształcenia plastycznego. Kiedy naprężenie osiąga granicę plastyczności, odkształcenie plastyczne gwałtownie wzrasta i pojawiają się niewielkie wahania naprężenia i odkształcenia. Zjawisko to nazywa się wydajnością. Maksymalne i minimalne naprężenia na tym etapie nazywane są odpowiednio górną i dolną granicą plastyczności.
Ponieważ wartość dolnej granicy plastyczności jest stosunkowo stabilna, wykorzystuje się ją jako wskaźnik wytrzymałości materiału, zwany granicą plastyczności lub granicą plastyczności (ReL lub Rp0,2).
5) Twardość: Zdolność materiału metalowego do przeciwstawienia się wgnieceniu twardszego przedmiotu nazywa się twardością. Jest to kompleksowa fizyczna wielkość właściwości materiału, wskazująca odporność materiału metalowego na odkształcenia sprężyste, odkształcenia plastyczne lub pękanie w małej objętości (wspólne wskaźniki: twardość Vickersa HV30, twardość Brinella HB, twardość Rockwella HRB i HRC, twardość powierzchni HV0,3).
6) Wytrzymałość na obciążenie klinem: Zastosuj test obciążenia klinem na śruby z łbem sześciokątnym, kwadratowym (cztero-), sześciokątnym kołnierzem lub śrubami z łbem gniazdowym, to znaczy przetestuj wytrzymałość produktu na rozciąganie po dodaniu bloku klinowego pod łbem, mając na celu wykrycie wytrzymałości na rozciąganie produktu i jego sztywności łba.
7) Wydłużenie (δ): Wydłużenie produktu to stosunek wydłużenia po zerwaniu do długości pierwotnej przed zerwaniem.
① Granica plastyczności: Naprężenie, przy którym próbka może w dalszym ciągu wydłużać się (odkształcać) bez zwiększania siły (utrzymując stałą) podczas badania.
② Górna granica plastyczności: Maksymalne naprężenie przed pierwszym zmniejszeniem siły, gdy próbka ugina się.
③ Dolna granica plastyczności: Minimalne naprężenie w fazie plastyczności, gdy nie jest brany pod uwagę początkowy efekt przejściowy.
W przypadku niektórych stali (takich jak stal wysoko-węglowa) nie występuje oczywiste zjawisko plastyczności. Zwykle za granicę plastyczności stali przyjmuje się naprężenie, przy którym następuje mikro-odkształcenie plastyczne (0,2%), zwane warunkową granicą plastyczności.
8) Twardość główki: Zamontuj produkt na wsporniku z nachylonym otworem i uderz w główkę produktu. Dlaśruby z pełnym-gwintemlub śruby, o ile nie wystąpi łeb-, nawet jeśli na pierwszym gwincie pojawią się pęknięcia, uznaje się, że spełnia ono wymagania tego badania; w przypadku produktów z-gwintem półgwintowym nie mogą powstawać żadne pęknięcia na łbie, powierzchni nośnej i paśmie przejściowym pomiędzy powierzchnią nośną a prętem gwintowanym. Zgodnie z GB/T 3098.1 test ten należy przeprowadzić dla śrub i wkrętów o specyfikacji mniejszej lub równej M16 i o zbyt małej długości, aby przeprowadzić test obciążenia klinowego.
