Análise de materiais de parafusos

Os parafusos são fixadores de conexão classificados por classe de propriedade mecânica em parafusos comuns eparafusos de alta resistência. Diferentes materiais afetam diretamente o desempenho mecânico e a gama aplicável de parafusos. Abaixo está uma análise dos materiais de parafusos comumente usados ​​para referência de seleção.

1. Materiais comuns para parafusos comuns

Os parafusos abaixo da classe de propriedade 8.8 são parafusos de resistência comum, geralmente feitos de fio-máquina de aço de baixo ou médio carbono por encabeçamento a frio e laminação de rosca, sem tratamento térmico de têmpera e revenido. Tomando como exemplo a classe 4.8 mais comumente usada: a resistência à tração nominal não é inferior a 400 MPa, a relação rendimento/tração é de 0,8 e a resistência ao escoamento nominal não é inferior a 400 × 0.8=320 MPa.

As classes de fio-máquina comuns para parafusos comuns incluem:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Outros fios-máquina de aço carbono que atendem aos requisitos de desempenho

Os fios-máquina de aço carbono acima são inerentemente não isentos de magnetismo; características não magnéticas aplicam-se principalmente afixadores de aço inoxidável. Após o trabalho a frio, os aços inoxidáveis ​​austeníticos desenvolvem magnetismo fraco: 304M após o trabalho a frio tem um magnetismo de aproximadamente 1,6 μ a 2,0 μ, 304HC aproximadamente 1,01 μ a 1,6 μ e o Grau 316 após o trabalho a frio tem magnetismo abaixo de 1,01 μ.

2. Materiais comuns para parafusos de alta resistência

Parafusos de alta resistência requerem materiais com maior resistência à tração para atender a maiores demandas de pré-carga e suporte de carga. O tratamento térmico de têmpera e revenimento tem um impacto significativo na resistência do material. Após o revenido, o 40Cr geralmente não consegue satisfazer de forma estável os requisitos de material dos parafusos estruturais de alta resistência Classe 10.9S; sob condições de inspeção limitadas, a dureza superficial após o revenido pode ser usada como referência preliminar para o grau de resistência do material. Sob alta tensão, parafusos de alta resistência feitos de diferentes materiais apresentam diferentes resistências à fratura retardada.

2.1 40Parafusos Cr de alta resistência

Os parafusos 40Cr de alta resistência são usados ​​​​principalmente em treliças espaciais de junta esférica. Sua resistência de projeto é geralmente de 390 MPa (d maior ou igual a 30 mm) ou 430 MPa (d <30 mm), com tensão de pré-tração relativamente baixa em serviço normal. Quando aplicado em condições que exigem alta pré-carga, a resistência à fratura retardada do material deve ser cuidadosamente avaliada e garantida.

2.2 20Parafusos de alta resistência MnTiB

20MnTiB é um aço de liga de boro com baixo teor de carbono. Após têmpera e revenido, ele oferece propriedades abrangentes e bem balanceadas e sua resistência à fratura retardada é superior à de 40Cr e 40B, tornando-o adequado para montagens de conexão de estruturas de aço de alta pré-carga e alta tensão.

2.3 Seleção de materiais recomendados por padrão

De acordo com o atual padrão nacional chinês para grandes dimensões de alta resistênciaparafuso de cabeça sextavada, conjuntos de porca e arruela para estruturas de aço, os materiais recomendados para parafusos Classe 10.9S são os seguintes:

Tamanho menor ou igual a M24: 20MnTiB;

Tamanho M27–M30: 35VB.

Parafusos de grande diâmetro e alta resistência são difíceis de endurecer durante o revenido, portanto, diâmetros excessivamente grandes devem ser evitados. Se forem necessários parafusos de grande diâmetro, a tensão de trabalho deverá ser reduzida de acordo e a temperabilidade do material deverá ser verificada para atender aos requisitos de desempenho da seção transversal.

3. Resumo

Tanto para parafusos comuns quanto para parafusos de alta resistência, a seleção do material afeta diretamente a resistência, tenacidade, resistência à fadiga, resistência à fratura retardada e faixa de serviço aplicável. Durante a seleção, os tipos de materiais e processos de tratamento térmico correspondentes devem ser escolhidos de acordo com a classe de carga, requisitos de pré-carga, ambiente de serviço e padrões relevantes para garantir a confiabilidade da junta.