Rozsdamentesacél-csavarok és -anyák szakítószilárdsági osztályai

Az acél és a rozsdamentes acél szakítószilárdsága kritikus paraméter a menetes illesztések teherbírása és biztonsága tekintetében. Az acélcsavarok esetében ez két fő paraméteréből áll, amelyek alapján könnyen meghatározható a szakítószilárdság és a folyási szilárdság. De egy bizonyos mérettől kezdve a rozsdamentesacél-csavarokat és a rozsdamentesacél-anyákat betűszám-kombinációval jelölik (pl. A4-80). A kötőjel előtt lévő betű-szám kombináció az így megjelölt csavart anyagcsoporthoz és acélcsoporthoz rendeli hozzá, így információt nyújt a csavar alapvető anyagtulajdonságairól. A kötőjeltől jobbra található 80-as szám a szilárdsági osztályt jelzi. Ez a cikk bemutatja, hogyan kell használni a rozsdamentesacél-csavarok szilárdsági osztályát a felhasználhatósági határértékek meghatározásához, és áttekintést nyújt a tipikus szilárdsági osztályok teherbíró képességéről.

Mi az a szakítószilárdság?

A szakítószilárdság azt a maximális mechanikai terhelési értéket írja le, amelyet az anyag elvisel, mielőtt meghibásodik. Ezt általában megapaszkál (MPa) vagy Newton per négyzetmilliméter (N/mm²) mértékegységben fejezik ki. A rögzítőelemek esetében különösen fontos a szakítószilárdság, mivel ez meghatározza azt a maximális terhelést, amelyet az elem hiba nélkül elnyelhet.

A szakítószilárdság kiszámításának képlete

Nincs univerzális szakítószilárdság-képlet a szakítószilárdság kiszámításához, mivel ez különböző körülményektől függ (anyag, ötvözet összetétele és feldolgozása). A szakítószilárdságot általában empirikusan határozzák meg anyagteszteléssel, majd összefoglalják a csavarok és a rozsdamentes acél szakítószilárdságának táblázataiban az anyagadatlapokon vagy szabványokban. Kiszámítható azonban az anyagot érő feszültség mértéke, amikor húzóterhelésnek van kitéve. Szakítószilárd terhelés alatt álló anyagban a feszültség (σ) általános képlete:

ahol:

• ? = a feszültség Pascalban (Pa)
• F = az anyagra ható szakítóerő Newtonban (N)
• A = a szakítószilárdságnak kitett anyag keresztmetszeti területe négyzetméterben (m²).

Pl. acél és rozsdamentes acél szakítószilárdságának meghatározásához a maximális szakítószilárdság (F) és a legkisebb keresztmetszeti terület (A) használható, ahol az anyagot tesztelték. A szakítószilárdság jellemzően Megapascal (MPa) mértékegységben van kifejezve.

A rozsdamentes acél fokozatainak áttekintése

A rozsdamentes acél általános kifejezés, amely körülbelül 120 különböző korrózióálló acélra utal. Az egyes ötvözetek különböző célokat és felhasználási eseteket szolgálnak. Azonban mindegyik krómot és esetleg nikkelt is tartalmaz, amelyek a korrózióállóságért felelősek. Az elemek reakcióba lépnek a levegőből származó oxigénnel, és vékony, védő oxidréteget képeznek az acél felületén. Ezt az oxidréteget passzív rétegnek nevezik, és megakadályozza, hogy további oxigén érintkezzen az alatta lévő vassal, így megelőzve a korróziót és a rozsdásodást. Az alacsony ötvözésű acélokhoz vagy szerkezeti acélokhoz képest a rozsdamentes acél szakítószilárdsága viszonylag magas. Például az 1.4301 rozsdamentes acél szakítószilárdsága 500 – 700 N/mm² (összehasonlításként hagyományos szerkezeti acél esetében a szakítószilárdság 300 – 590 N/mm²). A DIN 17440 és a DIN EN ISO 3506 rozsdamentes acélokra vonatkozik. A rozsdamentes acélok fő kategóriái a következők.

Rozsdamentes acél, ausztenites

Ezeket a rozsdamentes acélokat magas króm- és nikkeltartalom jellemzi, általában 16% króm és 8% nikkel felett. Nem mágnesesek, kiváló korrózióállósággal és hegesztési képességgel rendelkeznek. A rozsdamentes acél nevében szereplő A betű, mint például a V2A, azt jelzi, hogy ausztenites rozsdamentes acél.

Ferrites rozsdamentes acélok

A vastartalmú rozsdamentes acélok nagy mennyiségű krómot tartalmaznak, de nikkelt nem, vagy csak kis mennyiségben. Mágnesesek, és jó korrózióállóságot biztosítanak nem agresszív környezetben. Az F betű a rozsdamentes acélok nevében használatos, jelezve, hogy azok ferrites rozsdamentes acélok.

Martenzites rozsdamentes acél

A martenzites rozsdamentes acélokat a magas széntartalom és a mérsékelt-magas krómtartalom jellemzi. Mágnesesek, kiváló keménységgel és kopásállósággal rendelkeznek. A martenzites rozsdamentes acélt gyakran használják késekben és szerszámokban. A martenzites rozsdamentes acél nevében a C betű jelzi a széntartalmat.

Duplex rozsdamentes acél

A duplex rozsdamentes acélok ötvözete az ausztenites és ferrites szerkezet keveréke. Jó korrózióállóságot és szilárdságot biztosítanak, és különösen hasznosak magas kloridkoncentrációjú környezetekben, például a vegyiparban és tengervizet használó alkalmazásokban.

Rozsdamentesacél-csavarok és -anyák

A rozsdamentesacél-csavarok és -anyák robusztus korrózióállóságukról ismertek. Ennek ellenére előfordulhat, hogy a rozsdamentes acél rozsdásodni kezd, például a rozsdásodó fémekkel való érintkezésből származó idegen rozsdásodás miatt. A csavarok szilárdsági osztálya információt nyújt arról, hogy mekkora terhelést képesek elnyelni.

Rozsdamentesacél-csavarok szakítószilárdsága

A rozsdamentesacél-csavarok szakítószilárdsága erőosztályként van megadva. A szilárdsági osztály a szakítószilárdság és a szakítószilárdság folyáshatárának kombinációja:

A folyáshatár alatt az anyag deformáció után visszaáll eredeti állapotába, a folyáshatár felett az alakváltozás megmarad. A folyáshatár helyett azonban gyakran a 0,2%-os folyáshatárt adják meg, mivel a folyáshatár nem mindig azonosítható egyértelműen a szakítóvizsgálattal. Ez azt a feszültséget írja le, amelynél a tartós megnyúlás a tehermentesítés után 0,2%. A csavarszilárdsági osztályokhoz útmutatóként táblázatok állnak rendelkezésre. Régebben gyakori volt a csavarok szakítószilárdságának kg-ban való megadása a táblázatokban, de manapság elsősorban Pascalban (Megapascal) vagy Newtonban (négyzetmilliméterenként) fejezik ki.

A szilárdsági osztály közvetlenül befolyásolja a csavarra vagy anyára ható maximális nyomatékot. A megfelelő rozsdamentesacél-csavar vagy -anya kiválasztásakor először meg kell határozni, hogy milyen nyomatékra van szükség a biztonságos felszereléshez, és hogy a szilárdsági osztály lehetővé teszi-e ezt a nyomatékot.

Az itt látható 80-as erősségi osztály mellett az A4 jelölés a rozsdamentesacél-csavar vagy -anya anyagcsoportját és acéltípusát adja meg. A rozsdamentes acél kémiai összetételére, valamint a korrózióállóság és a savakkal szembeni ellenállás kapcsolódó tulajdonságaira vonatkozik. Az A2 például bizonyos króm- és nikkelkomponensekkel rendelkező ausztenites rozsdamentes acélt jelöl. Az A4 jelzéssel ellátott rozsdamentes acél ellenáll a savnak és a tengervíznek is.

A MISUMI a rozsdamentesacél-csavarok széles választékát kínálja, a szilárdsági osztályok széles skálájával.

Rozsdamentesacél-anyák szakítószilárdsága

Az anyák besorolása kissé kevésbé specifikus, mint a csavaroké, mivel gyakran csavarokkal együtt használják őket, ezért elsősorban a csavarhoz kell igazítani őket. Általánosságban a rozsdamentesacél-anyákat gyakran úgy tervezik, hogy megfeleljenek a kapcsolódó csavarokkal azonos vagy magasabb szakítószilárdsági osztálynak.

A rozsdamentesacél-anyák, valamint az acélanyák mechanikai tulajdonságait a szilárdsági osztályok és a garantált terhelési feszültségek fejezik ki, amelyek megfelelnek a párosított csavar szilárdsági besorolásának.

Mivel a rozsdamentesacél-anyákat megfelelő rozsdamentesacél-csavarokkal használják, a rozsdamentesacél-anya anyagvastagságát általában az azonos anyagból készült csavar anyagvastagsága határozza meg. Ezen megállapodás miatt gyakran feltételezik, hogy nem lesz nyíróhiba a meneteken, ha rozsdamentesacél-csavarok és -anyák kombinációját használják. Fontos azonban megjegyezni, hogy az alacsony profilú, csak néhány egymásba illeszkedő menettel rendelkező anyákat óvatosan kell használni, hogy elkerüljük a menetek nyírás miatti meghibásodását.

Rozsdamentes acél szakítószilárdsági táblázata

A különböző rozsdamentes-acél-fokozatok szakítószilárdságának áttekintéséhez lásd az alábbi táblázatot. A feltüntetett értékek az általános irányelveket képviselik, és a gyártási folyamattól, a hőkezeléstől és a specifikus ötvözettől függően kissé eltérhetnek. Javasoljuk, hogy a követelményekre vonatkozó részletes információkért tekintse át az anyagadatlapokat és a műszaki specifikációkat.

• A szilárdsági osztályba tartozó szám a minimális szakítószilárdság névleges értékének 1/10-e.
• Példa: Az A2-50 szilárdsági osztály az ausztenitikus anyagok esetében olyan anyagra vonatkozik, amelynek szakítószilárdsága 500 N/mm², 210 N/mm² a folyáshatára és 0,6 d a szakadási nyúlása.
• A rozsdamentes acélok különböző típusokba sorolhatók (ausztenites, martenzites és ferrites), és a martenzites acélok erősségi osztályát a hőkezelésben meglévő különbségek alapján határozzák meg.

A csavarokról szóló további blogcikkekre mutató link

Ha szeretne mélyebben elmerülni a csavarok témájában, a következő blogcikkekben találhat további információkat:

• A nyírószilárdságok és szakítószilárdságok kiszámítása csavaroknál