Definition, material och prestanda för höghållfasta bultar

Höghållfasta bultarär tillverkade av höghållfast legerat stål och kan bära stora förspänningar. De används ofta för kritiska anslutningar i järnvägsspår, broar, stålkonstruktioner, högtrycks- och ultrahögtrycksutrustning. Brottläget för höghållfasta bultar är mestadels spröda brott. I tryckkärl och högtrycksutrustning appliceras i allmänhet stor standardspecificerad förspänning för att säkerställa övergripande tätningsprestanda.

Anslutningen av höghållfasta bultar är beroende av friktionen mellan kontaktytorna på anslutna komponenter för att förhindra relativ glidning. För att ge tillräcklig antiglidfriktionskraft är det nödvändigt att öka bultförspänningen, förbättra komponentens klämkraft och höja friktionskoefficienten för kontaktytor ordentligt. Spännkraften mellan komponenterna tillhandahålls helt av bultförspänningen. Därför måste höghållfast stål användas för bulttillverkning, vilket definierar de väsentliga egenskaperna hos höghållfasta bultanslutningar.

Friktionskoefficienten påverkar starkt bärförmågan hos höghållfasta bultanslutningar. Det bestäms huvudsakligen av kontaktytans tillstånd och substratmaterialet för anslutna delar. I konstruktionen behandlas kontaktytor vanligtvis med sandblästring och stålborstning för att avlägsna oxidskal, oljefläckar och föroreningar, för att öka friktionskoefficienten och säkerställa anslutningsstabilitet.

1. Vanliga material och prestandaegenskaper för höghållfasta bultar

Draghållfastheten, hårdheten och de omfattande mekaniska egenskaperna hos höghållfasta bultar beror på substratmaterial och härdnings- och härdningsvärmebehandlingsprocesser. Konventionellt kylt 40Cr-stål uppfyller knappast materialets prestandakrav förGrad 10,9 höghållfasta bultarunder stabila förhållanden. Vid rutininspektioner kan draghållfastheten preliminärt bedömas utifrån ythårdheten efter värmebehandling. Bultar gjorda av olika material skiljer sig uppenbarligen i fördröjd frakturprestanda och utmattningsprestanda under förhållanden med hög belastning.

40Cr höghållfasta bultar appliceras mestadels i bultkulledsnätstrukturer med relativt kontrollerbar designbärkapacitet. Konstruktionshållfastheten är cirka 390 MPa för bultar med diameter större än eller lika med 30 mm och 430 MPa för bultar med diameter ＜ 30 mm, med låg förspänning under normala arbetsförhållanden. Strikt verifiering av fördröjd brottmotstånd krävs om den används under svåra arbetsförhållanden med hög förspänning och hög belastning. Sammantaget ger 20MnTiB-material bättre fördröjd brottmotstånd än 40Cr och 40B.

I enlighet med GB/T 1231 är de rekommenderade materialen för Grade 10.9S stora sexkantiga höghållfasta bultar 20MnTiB för specifikationer Mindre än eller lika med M24 och 35VB för specifikationer Mindre än eller lika med M30. Höghållfasta bultar med stor diameter är svåra att uppnå full härdning, vilket resulterar i okvalificerad kärnhållfasthet. Därför bör överdimensionerade höghållfasta bultar undvikas i tekniska tillämpningar. Vid behov ska den konstruktionsmässiga arbetsspänningen minskas för att säkerställa säkerhetsmarginal.

Ankarbultar och specialformade bultar (inklusive GB799 standardankarbultar och L-typ bultar) täcker ett specifikationsområde på M6–M120 med obegränsad längd. Vanliga material inkluderar Q235, 45# stål, Q345B, 40Cr och 35CrMoA. Strukturella typer består av rak krok, bågkrok, ankarklo och förstyvad ankarplatta. Bland dem är 40Cr och 35CrMoA dedikerade höghållfasta material för tung förankring av utrustningsfundament och stålkonstruktioner.

2. Matchande material och implementeringsstandarder för höghållfasta bultar av torskjuvtyp

För höghållfasta bultar av typ 10.9 av torskjuvtyp för stålkonstruktioner (friktionsanslutning med en standardfriktionskoefficient på 0,45), specificeras matchande material enligt följande: bultmaterial: 20MnTiB; muttermaterial: 15MnVB. Denna fästanordning överensstämmer med den nationella standardenGB/T 3632-2008 Torshear Typ Höghållfast bult, mutter och bricka för stålkonstruktioner, som ska följas vid upphandling, besiktning och byggande.

3. Klassificering och kriterier för bultprestandabetyg

De mekaniska egenskaperna hos kolstål ochbultar, skruvar och dubbar av legerat ståldelas in i tio standardbetyg: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 och 12,9. Den tillämpliga gängdiametern sträcker sig från 1,6 mm till 39 mm med en normal driftstemperatur på -50 grader till 300 grader. Arbetstemperaturen för friskärande stålfästen får inte överstiga 250 grader.

Enhetlig branschklassificering:Bultar av klass 8.8 och högre är gjorda av medelstort kolstål eller låglegerat stål genom härdning och härdningsvärmebehandling, definierat som höghållfasta bultar; bultar under klass 8.8 definieras som vanliga bultar.

Varje bultprestandaklass består av två siffror som representerar den nominella draghållfasthetsgraden respektive sträckförhållandet. Detta är en internationellt universell standard. Bultar av samma kvalitet ger likvärdiga mekaniska egenskaper oavsett material och ursprung, så endast prestandagraden används för designval.

Exempel 1: Klass 4.6 vanlig bult

1. Nominell draghållfasthet: 400 MPa;

2. Utbytesförhållande: 0,6;

3. Nominell sträckgräns: 400 MPa × 0.6=240 MPa.

Exempel 2: Grad 10.9 höghållfast bult (efter värmebehandling)

1. Nominell draghållfasthet: 1000 MPa;

2. Utbytesförhållande: 0,9;

3. Nominell sträckgräns: 1000 MPa × 0.9=900 MPa.