Estrutura e propriedades de parafusos, parafusos e pinos

1. Características estruturais de vários fixadores

1.1 Estrutura Principal

As principais funções das cabeças dos parafusos e das cabeças dos parafusos são suportar carga e torcer. Os tipos de cabeça comuns incluem cabeça hexagonal, cabeça hexagonal dupla, cabeça estriada, cabeça panela, cabeça escareada, cabeça cilíndrica e outras cabeças especiais. Cada estrutura corresponde a cenários de aplicação e requisitos de montagem específicos.

1.2 Estrutura de Chaveamento

As estruturas de torção de parafusos e parafusos são divididas em estruturas de torção externas e estruturas de torção internas. As formas de torção externas comuns abrangem cabeça hexagonal, cabeça de doze pontos, cabeça estriada, cabeça de dez pontos, cabeça octógono, cabeça quadrada e cabeça pentágono, entre as quais a cabeça hexagonal e a cabeça de doze pontas são as mais amplamente utilizadas. Estruturas de torção internas são adotadas principalmente para cabeçotes giratórios, como cabeçotes escareados, cabeçotes pan e cabeçotes cilíndricos. Os tipos típicos de chaveamento interno incluem unidade com fenda, unidade Phillips, hexágono interno e estria interna (Torx). Além disso, existem tipos de slots externos patenteados: unidade Phillips de alto torque e unidade com fenda de alto torque.

Em circunstâncias normais, as estruturas de torção externas apresentam melhor resistência antiderrapante e à torção do que as internas. Conseqüentemente, os fixadores de alta resistência adotam principalmente estruturas de torção externas. No entanto, a chave externa requer maior espaço de montagem e está sujeita a mais restrições nos ambientes de instalação. Entre os tipos de torção interna, o hexágono interno e o Torx interno oferecem desempenho de torção notavelmente superior e podem ser aplicados em condições de trabalho de alta resistência. Os furos hexagonais internos são geralmente formados por pré-perfuração de furos piloto seguidos de punção com punções hexagonais. Os detritos metálicos produzidos pela punção tendem a acumular-se no fundo do furo e podem cair durante o serviço, gerando contaminantes estranhos. Para aplicações com controle rigoroso de objetos estranhos, todos os resíduos no interior dos furos devem ser cuidadosamente limpos.

1.3 Estrutura da Haste

Oparafusohaste refere-se à seção lisa sem rosca. De acordo com o diâmetro da haste, ela é classificada em haste de diâmetro maior, haste de diâmetro primitivo, haste escalonada e haste ampliada.

Haste de diâmetro maior (haste padrão): Seu diâmetro nominal é igual ao diâmetro maior da rosca com dois graus de tolerância. Tolerâncias frouxas (h12, h14) são usadas principalmente para parafusos de tensão; tolerâncias restritas (f9, f7, r6) se aplicam aos parafusos de cisalhamento.

Haste com diâmetro primitivo (haste fina): Seu diâmetro nominal se aproxima do diâmetro primitivo da rosca, normalmente com tolerância h12 ou sem requisitos especiais de tolerância. É adequado para parafusos de tensão.

Haste escalonada (haste com cintura): Seu diâmetro é menor ou igual ao diâmetro menor da rosca, projetada para reduzir a rigidez do parafuso e aliviar a concentração de tensões nas raízes da rosca.

Haste alargada (haste reforçada): Seu diâmetro excede o diâmetro maior da rosca. Ele pode formar ajuste de interferência com furos de montagem e é comumente usado para manutenção e reforço de equipamentos.

1.4 Estrutura do Tópico

Os parâmetros da rosca incluem comprimento efetivo da rosca, precisão da rosca, perfil da rosca, raio da raiz da rosca, desvio da rosca e distância do ombro. Para parafusos com o mesmo diâmetro padrão e nominal, o comprimento efetivo da rosca é fixo. As alterações no comprimento total do parafuso são obtidas ajustando o comprimento da haste lisa. Os threads são categorizados em thread longo, thread médio e thread curto:

Rosca longa: Combinada com parafusos de tensão para suportar grandes cargas de tração;

Rosca curta: Combinada com parafusos de cisalhamento, contando com contato superficial para posicionamento anti-queda com carga de tração mínima;

Rosca média: Aplicada em parafusos sob cargas combinadas de tensão e cisalhamento, capazes de suportar tanto tensão quanto cisalhamento.

2. Estrutura Exclusiva de Studs

Os pinos não têm cabeças tipo parafuso e são totalmente rosqueados em ambas as extremidades. As roscas nas duas extremidades podem ser fabricadas com diâmetros iguais ou diferentes. Durante a instalação, uma extremidade é parafusada no componente de base para fixação permanente com desmontagem pouco frequente; a outra extremidade combina com porcas para montagem e desmontagem repetidas. Para garantir uma fixação firme da extremidade embutida, são adotadas roscas de ajuste de transição para travamento por interferência. Chaves de retenção e outras estruturas também podem ser utilizadas para fixação anti-afrouxamento.

3. Propriedades Gerais deParafusos, Parafusos e Pregos

As propriedades do fixador se enquadram nas propriedades mecânicas e nas propriedades metalúrgicas. As propriedades mecânicas avaliam a capacidade dos fixadores de suportar diversas cargas externas de uma perspectiva macroscópica, com indicadores principais incluindo propriedade de tração, propriedade de cisalhamento e resistência à fadiga. As propriedades metalúrgicas avaliam a qualidade microscópica das estruturas dos materiais, abrangendo linhas de fluxo metálico, estrutura metalográfica e descontinuidades do material, como porosidade e rachaduras.

4. Classificação das classes de desempenho dos fixadores

Dois principais sistemas padrão de fixadores são adotados internamente: o sistema padrão nacional de uso geral (sistema GB) e o sistema de fixadores específico para o setor aeroespacial. As diferenças nos ambientes de serviço e nos indicadores técnicos levam a regras de classificação distintas para propriedades mecânicas entre os dois sistemas.

4.1 Notas de desempenho no Sistema Nacional de Padrões da GB

Existem 12 padrões nacionais atuais que especificam propriedades mecânicas para fixadores de séries de parafusos na China.

(1) Graus de desempenho de parafusos, parafusos e pinos de aço carbono e liga de aço

Nove classes são definidas com base na resistência à tração e na resistência ao escoamento: 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 e 12,9. Convencionalmente, os graus abaixo de 8,8 são feitos de aço carbono, enquanto os graus 8,8 e superiores adotam aço-liga com tratamento térmico dedicado.

Formato de marcação: As regras XY são definidas da seguinte forma:

O número antes da vírgula é igual à resistência nominal à tração (MPa) dividida por 100;

O número após a vírgula é igual ao índice de rendimento multiplicado por 10;

Limite de escoamento nominal=(produto dos dois números) ÷ 10.

Exemplo: parafuso grau 9.8. O dígito 9 significa resistência à tração nominal=9 × 100=900 MPa; o dígito 8 significa taxa de rendimento=8 ÷ 10=0.8.

(2) Graus de desempenho de cavilhas, parafusos e pernos de aço inoxidável

Os fixadores de aço inoxidável são divididos em três categorias (austenítico, martensítico, ferrítico) e nove grupos de materiais: A1, A2, A3, A4, A5, C1, C3, C4, F1. Combinados com processos de conformação, são formados 23 graus de desempenho completos.

Regra de marcação: grupo de material + número de resistência de dois dígitos. As letras representam categorias de materiais: A=aço inoxidável austenítico, C=aço inoxidável martensítico, F=aço inoxidável ferrítico. Os dois dígitos representam um décimo do valor da resistência à tração.

Exemplos: A2-70 refere-se ao aço inoxidável austenítico do Grupo 2 formado por trabalho a frio com resistência à tração mínima de 700 MPa; C3-80 refere-se ao aço inoxidável martensítico do Grupo 3 tratado por têmpera e revenido com resistência à tração mínima de 800 MPa.

(3) Graus de desempenho de fixadores de metais não ferrosos

Os materiais não ferrosos comuns incluem liga de cobre e liga de alumínio. A classificação é determinada pela resistência à tração e esses fixadores são geralmente classificados como tipos de baixa resistência. Fixadores de classe e especificação idênticas compartilham a mesma carga de tração mínima. As notas correspondem às notas do material e aos indicadores de tração. As ligas de cobre possuem sete graus: CU1, CU2, CU3, CU4, CU5, CU6, CU7; As ligas de alumínio possuem seis graus: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL6.

Exemplo: CU2 significa liga de cobre grau 2 correspondente ao grau H63 com resistência à tração de 370 MPa. A marcação consiste em duas letras mais um dígito. As letras correspondem aos símbolos dos elementos químicos (CU para cobre Cu, AL para alumínio Al); os dígitos são apenas números de série, não organizados em ordem crescente de resistência e correspondem a classes de materiais fixas e parâmetros mecânicos.

(4) Graus de desempenho dos parafusos de fixação

Os parafusos de fixação também são fixadores com rosca externa, mas adotam critérios de classificação diferentes dos parafusos comuns. Eles são classificados pela dureza e não pela resistência à tração.

Aço carbono eparafusos de fixação de aço de liga: quatro graus, nomeadamente 14H, 22H, 33H, 45H. O número denota um décimo da dureza Vickers mínima e H representa a dureza. Por exemplo, 14H significa a dureza Vickers mínima=14 × 10=140 HV.

Parafusos de fixação em aço inoxidável: utiliza-se apenas aço inoxidável austenítico, dividido em cinco grupos consistentes com parafusos de aço inoxidável: A1, A2, A3, A4, A5 com composição química idêntica. Dois graus de dureza são especificados: 12H e 21H. 12H aplica-se a parafusos de fixação austeníticos macios com dureza mínima de 125 HV; 21H aplica-se a parafusos de fixação endurecidos trabalhados a frio com dureza mínima de 210 HV.