Δύο όροι, δύο έννοιες
Ο κοχλίας υψηλής-ελκυσμού είναι μια υλική δήλωση: σημαίνει ότι ο χάλυβας του μπουλονιού έχει υψηλή αντίσταση στο τραβήξιμο, ποσοτικοποιημένη από την αντοχή εφελκυσμού σε MPa. Ο κοχλίας υψηλής- αντοχής είναι μια δήλωση σχεδίασης: σημαίνει ότι ο κοχλίας προορίζεται να μεταφέρει φορτίο με αντοχή σε τάση, διάτμηση και κάμψη και στη δομική μηχανική σημαίνει συγκεκριμένα ένα μπουλόνι σφιγμένο σε σύνδεση λαβής-τριβής όπου το φορτίο μεταφέρεται με τριβή μεταξύ των συσφιγμένων πλακών και όχι με έδραση του κοχλία. Επειδή όλα τα μπουλόνια υψηλής-ελκυσμού είναι επίσης ισχυρά με την έννοια του σχεδιασμού, και πολλά μπουλόνια υψηλής-αντοχής είναι κατασκευασμένα από χάλυβα υψηλής-ελκυσμού, οι όροι επικαλύπτονται στην πράξη. Η σύγχυση έχει σημασία για έναν αγοραστή σιδηροδρόμων, επειδή ένα μπουλόνι ψαριού που προσδιορίζεται ως υψηλής-αντοχής μπορεί να παραδοθεί ως μπουλόνι λαβής δομικής τριβής{10}με διαφορετικές διαστάσεις ή ένα μπουλόνι που έχει παραγγελθεί ως υψηλή{11}}ελκυστικότητα μπορεί να παραδοθεί χωρίς καμία σήμανση κατηγορίας ιδιοκτησίας. Η σωστή προδιαγραφή δηλώνει πάντα την κατηγορία ιδιοτήτων ή την ακριβή μηχανική απαίτηση, ποτέ μόνο το επίθετο.
Κατηγορίες ιδιοκτησίας σύμφωνα με το ISO 898-1
Οι μηχανικές ιδιότητες των μετρικών μπουλονιών χάλυβα καθορίζονται από σημάνσεις κατηγορίας ιδιοκτησίας σύμφωνα με το ISO 898-1. Το πρώτο ψηφίο είναι το ένα δέκατο της ελάχιστης αντοχής εφελκυσμού σε MPa, το δεύτερο ψηφίο είναι το ένα δέκατο της αναλογίας διαρροής προς αντοχή σε εφελκυσμό. Επομένως, ένας κοχλίας κατηγορίας 8,8 έχει ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 800 MPa και αντοχή διαρροής τουλάχιστον 640 MPa. Η κλάση 10.9 δίνει εφελκυσμό 1040 MPa και απόδοση 940 MPa. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τις κλάσεις που εμφανίζονται στην εργασία τροχιάς και γέφυρας.
| Κατηγορία ιδιοκτησίας | Ελάχ. εφελκυσμός Rm | Καταπόνηση απόδοσης ή απόδειξης | Τυπική χρήση σιδηροδρόμων |
|---|---|---|---|
| 4.8 | 400 MPa | 320 MPa | Ελαφριά μπουλόνια ψαριού, γενική στερέωση |
| 5.6 | 500 MPa | 300 MPa | Μπουλόνια ψαριών σε συμβατικές πετονιές |
| 8.8 | 800 MPa | 640 MPa | Μπουλόνια τροχιάς, Τ-μπουλόνια, μπουλόνια αγκύρωσης |
| 10.9 | 1040 MPa | 940 MPa | Βαριές-μπουλόνια έλξης, δομική τριβή-μπουλόνι |
| 12.9 | 1220 MPa | 1100 MPa | Εξειδικευμένες αρθρώσεις υψηλού-φόρτου, σπάνια σε τροχιά |
Η κλάση επισημαίνεται στην κεφαλή του μπουλονιού και στο παξιμάδι για μπουλόνια άνω του 5,8, επομένως η ποιότητα μπορεί να επαληθευτεί κατά την παράδοση χωρίς εργαστηριακή δοκιμή. Ένα μπουλόνι χωρίς σημάδι κεφαλής θα πρέπει να απορριφθεί για λόγους ασφαλείας-κρίσιμης χρήσης τροχιάς. Η σκληρότητα είναι επίσης ένας καλός έλεγχος παράδοσης: η κλάση 8.8 είναι συνήθως 22 έως 32 HRC και η κατηγορία 10.9 περίπου 32 έως 39 HRC και μια αναντιστοιχία μεταξύ σήμανσης και σκληρότητας υποδηλώνει πλαστό ή ανάμεικτο υλικό.
Ποια εξαρτήματα σιδηροδρόμων χρησιμοποιούν ποιο βαθμό
Το υλικό στερέωσης σιδηροδρόμων χαρτογραφείται στις κατηγορίες ως εξής. Τα μπουλόνια ψαριού, που ονομάζονται επίσης μπουλόνια αρμών, ενώνουν δύο άκρα σιδηροτροχιάς μέσω της πλάκας ψαριού. Στις συμβατικές γραμμές είναι συνήθως βαθμού 4,8 έως 5,6, ενώ οι προσωρινές αρθρώσεις βαρέων-ανασύρσεων και υψηλής- ταχύτητας χρησιμοποιούν 8,8 ή υψηλότερη. Τα μπουλόνια και τα μπουλόνια αγκύρωσης των ελαστικών συστημάτων στερέωσης φέρουν την προφόρτιση του συστήματος και είναι συνήθως 8,8, με το 10,9 να καθορίζεται στα συστήματα βαρέων{10}προγραμμάτων. Οι ακίδες βιδών είναι μια διαφορετική οικογένεια συστατικών: βιδώνονται απευθείας στον ξύλινο ή πλαστικό πείρο του στρωτήρα και η ισχύς συγκράτησης τους προέρχεται από την εμπλοκή του σπειρώματος με το υπόστρωμα, όχι από την επιφάνεια του παξιμαδιού, επομένως καθορίζονται από το πρότυπο ακίδων και το υλικό στρωσίδι και όχι από την κατηγορία ιδιοτήτων του μπουλονιού. Το δομικό μπουλόνι υψηλής αντοχής-εμφανίζεται σε χαλύβδινες γέφυρες και οδογέφυρες, όπου η σύνδεση λαβής τριβής-έχει σχεδιαστεί και προφορτωθεί σύμφωνα με τον δομικό κώδικα και η κατηγορία ιδιοτήτων του μπουλονιού αποτελεί μέρος του υπολογισμού της σύνδεσης.
Σύνδεση κλωστής και ύψος παξιμαδιού
Ένα συνηθισμένο σφάλμα προδιαγραφών είναι η απαίτηση υπερβολικού μήκους εμπλοκής νήματος με την πεποίθηση ότι περισσότερη επαφή νήματος εμποδίζει την απογύμνωση. Ο μηχανικός κανόνας είναι διαφορετικός: ένα τυπικό παξιμάδι ύψους 0,8 φορές τη διάμετρο του μπουλονιού αναπτύσσει την πλήρη εφελκυστική ικανότητα του μπουλονιού και η μεγαλύτερη εμπλοκή δεν προσθέτει τίποτα στη δύναμη επειδή το στέλεχος του μπουλονιού, όχι το σπείρωμα, γίνεται το αδύναμο σημείο. Αυτό που στην πραγματικότητα εμποδίζει την απογύμνωση είναι η σωστή εφαρμογή του σπειρώματος στις ανοχές ISO 965, η επαρκής σκληρότητα του παξιμαδιού σε σχέση με το μπουλόνι και τα καθαρά, λιπασμένα σπειρώματα κατά το σφίξιμο. Για ένα μπουλόνι 20 mm, το ύψος του παξιμαδιού πλήρους αντοχής-είναι περίπου 16 mm και ο καθορισμός εμπλοκής σπειρώματος 1,5 φορές της διαμέτρου, όπως εμφανίζεται μερικές φορές στις ερασιτεχνικές προδιαγραφές, είναι περιττός και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει προβλήματα κάνοντας την άρθρωση ευαίσθητη στη στοίβαξη ανοχής. Η σωστή προσέγγιση είναι να ακολουθήσετε το πρότυπο του εξαρτήματος: το ύψος του παξιμαδιού, η ανοχή του σπειρώματος και η δοκιμή στεγανοποιητικού φορτίου ορίζονται εκεί, και ένα απογυμνωμένο νήμα μετά το σφίξιμο είναι σύμπτωμα λανθασμένης εφαρμογής, λανθασμένης σκληρότητας ή υπερβολικής ροπής και όχι ανεπαρκούς εμπλοκής.
Χαμηλή θερμοκρασία και ευθραυστότητα υδρογόνου
Δύο επιπλέον σημεία επιλογής έχουν σημασία για τα μπουλόνια τροχιάς. Σε ψυχρές περιοχές κάτω από περίπου -40 βαθμούς C, τα μπουλόνια από ανθρακούχο χάλυβα χάνουν σκληρότητα και η προδιαγραφή θα πρέπει να προσθέσει μια απαίτηση πρόσκρουσης ή να μετακινηθεί σε χαμηλή-βαθμίδα θερμοκρασίας, καθώς ένα εύθραυστο μπουλόνι υπό προφόρτιση μπορεί να αστοχήσει χωρίς προειδοποίηση. Στην αντίθετη κατεύθυνση, τα μπουλόνια υψηλής{8} αντοχής κατηγορίας 10,9 και άνω, ή με σκληρότητα πάνω από περίπου 390 HV, είναι ευαίσθητα σε ευθραυστότητα υδρογόνου εάν επιμεταλλωθούν: το υδρογόνο που εισάγεται κατά την επιμετάλλωση μπορεί να προκαλέσει καθυστερημένη θραύση μετά την εγκατάσταση. Ο πρακτικός κανόνας είναι να αποφεύγεται η ηλεκτρολυτική επίστρωση σε σκληρυμένους κοχλίες τροχιάς και να χρησιμοποιείται επίστρωση με νιφάδες ψευδαργύρου ή γαλβανισμός εν θερμώ-και να απαιτείται ψήσιμο από{13}}απολαθράστωσης εάν η επιμετάλλωση είναι αναπόφευκτη, σύμφωνα με την πρακτική ISO 4042. Επομένως, ένας αγοραστής που καθορίζει μπουλόνια ψαριών κατηγορίας 10.9 για παράκτια γραμμή βαρέων αποστάσεων θα πρέπει να προσδιορίσει τη διαδικασία επίστρωσης καθώς και την κατηγορία ιδιοκτησίας, επειδή τα δύο μαζί αποφασίζουν εάν το μπουλόνι θα επιβιώσει τον πρώτο χειμώνα.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε1: Είναι ένα μπουλόνι υψηλής- εφελκυσμού το ίδιο με ένα μπουλόνι υψηλής- αντοχής;
Όχι ακριβώς. Υψηλή-ελκυστικότητα περιγράφει το υλικό, αντοχή σε εφελκυσμό 800 MPa ή περισσότερο, κατηγορίας 8,8 και άνω. Η υψηλή- αντοχή περιγράφει τον ρόλο του σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένων των προφορτωμένων συνδέσεων τριβής. Στην πράξη οι όροι αλληλεπικαλύπτονται, επομένως να προσδιορίζετε πάντα την κατηγορία ιδιοτήτων γραπτώς.
Ε2: Τι σημαίνει το 8.8 σε μια κεφαλή μπουλονιού;
Είναι η κατηγορία ιδιοτήτων ISO 898-1: ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 800 MPa και αντοχή διαρροής 640 MPa. Η σήμανση είναι το ένα δέκατο της αντοχής σε εφελκυσμό ακολουθούμενο από το ένα δέκατο της αναλογίας απόδοσης-προς εφελκυσμό.
Ε3: Τι βαθμού πρέπει να είναι τα μπουλόνια ψαριών;
Η συμβατική αρθρωτή πίστα χρησιμοποιεί συνήθως 4,8 έως 5,6, ενώ οι γραμμές βαρέως-μεταφοράς και υψηλής- κυκλοφορίας ορίζουν 8,8 ή υψηλότερη. Ο βαθμός πρέπει να ταιριάζει με τη σχεδίαση της πλάκας ψαριού και τις προδιαγραφές ροπής συντήρησης της πετονιάς.
Ε4: Γιατί τα σκληρυμένα μπουλόνια σπάνε μετά την εγκατάσταση;
Το καθυστερημένο κάταγμα κατηγορίας 10,9 και άνω είναι συνήθως ευθραυστότητα υδρογόνου από ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Η λύση είναι να χρησιμοποιήσετε νιφάδες ψευδαργύρου ή επιστρώσεις με ζεστό-εμποτισμό που δεν εισάγουν υδρογόνο ή να ψήσετε τα εξαρτήματα σύμφωνα με το ISO 4042 μετά την επιμετάλλωση.
Ε5: Πόση εμπλοκή νήματος χρειάζεται για πλήρη αντοχή;
Περίπου 0,8 φορές τη διάμετρο του μπουλονιού, που είναι το τυπικό ύψος παξιμαδιού. Η μεγαλύτερη εμπλοκή δεν αυξάνει την ικανότητα εφελκυσμού. Η σωστή εφαρμογή και η σκληρότητα είναι αυτά που εμποδίζουν την απογύμνωση.
Ε6: Πώς μπορώ να επαληθεύσω την ποιότητα των παραδοτέων μπουλονιών;
Ελέγξτε τη σήμανση κεφαλής σε σχέση με την κατηγορία ιδιοτήτων, επαληθεύστε τη σκληρότητα με φορητό ελεγκτή και ζητήστε το πιστοποιητικό μύλου με τα αποτελέσματα των μηχανικών δοκιμών. Τα μπουλόνια χωρίς σήμανση θα πρέπει να απορρίπτονται για λόγους ασφαλείας-κρίσιμης χρήσης τροχιάς.