Phân tích vật liệu bu lông

Bu lông là các ốc vít kết nối được phân loại theo loại tính chất cơ học thành các bu lông thông thường vàbu lông cường độ cao. Các vật liệu khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cơ học và phạm vi áp dụng của bu lông. Dưới đây là phân tích các vật liệu bu lông thường được sử dụng để tham khảo lựa chọn.

1. Vật liệu thông dụng cho bu lông thông thường

Bu lông dưới Loại thuộc tính 8.8 là bu lông có độ bền thông thường, thường được làm từ thanh dây thép cacbon thấp hoặc cacbon trung bình bằng tiêu đề nguội và cán ren, không cần xử lý nhiệt và tôi luyện. Lấy loại 4.8 được sử dụng phổ biến nhất làm ví dụ: độ bền kéo danh nghĩa không nhỏ hơn 400 MPa, tỷ lệ năng suất trên độ bền kéo là 0,8 và cường độ năng suất danh nghĩa không nhỏ hơn 400 × 0.8=320 MPa.

Các loại thanh dây phổ biến cho bu lông thông thường bao gồm:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Các thanh dây thép carbon khác đáp ứng yêu cầu về hiệu suất

Các thanh dây thép cacbon trên vốn đã không có từ tính; đặc tính không từ tính chủ yếu áp dụng choốc vít bằng thép không gỉ. Sau khi gia công nguội, thép không gỉ austenit phát triển từ tính yếu: 304M sau khi gia công nguội có từ tính khoảng 1,6 μ đến 2,0 μ, 304HC khoảng 1,01 μ đến 1,6 μ và Lớp 316 sau khi gia công nguội có từ tính dưới 1,01 μ.

2. Vật liệu phổ biến cho bu lông cường độ cao

Bu lông cường độ cao yêu cầu vật liệu có độ bền kéo cao hơn để đáp ứng nhu cầu tải trước và chịu tải lớn hơn. Xử lý nhiệt làm nguội và ủ có tác động đáng kể đến độ bền vật liệu. Sau khi ủ, 40Cr thường không thể đáp ứng ổn định các yêu cầu vật liệu của bu lông cường độ cao kết cấu loại 10.9S; trong các điều kiện kiểm tra hạn chế, độ cứng bề mặt sau khi ủ có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo sơ bộ cho cấp độ bền vật liệu. Dưới áp lực cao, bu lông cường độ cao được làm từ các vật liệu khác nhau có khả năng chống gãy muộn khác nhau.

2.1 40Cr Bu lông cường độ cao

Bu lông cường độ cao 40Cr chủ yếu được sử dụng trong các giàn không gian khớp bu lông-bóng. Độ bền thiết kế của chúng thường là 390 MPa (d Lớn hơn hoặc bằng 30 mm) hoặc 430 MPa (d < 30 mm), với ứng suất kéo trước tương đối thấp trong điều kiện sử dụng bình thường. Khi áp dụng cho các điều kiện yêu cầu tải trước cao, khả năng chống đứt gãy muộn của vật liệu phải được đánh giá và đảm bảo cẩn thận.

2.2 20Bu lông cường độ cao MnTiB

20MnTiB là thép hợp kim boron có hàm lượng carbon thấp. Sau khi tôi và ram, nó mang lại các đặc tính toàn diện được cân bằng tốt và khả năng chống gãy muộn của nó vượt trội so với 40Cr và 40B, khiến nó phù hợp với các tổ hợp kết cấu thép chịu tải trước, ứng suất cao.

2.3 Lựa chọn vật liệu theo tiêu chuẩn khuyến nghị

Theo tiêu chuẩn quốc gia hiện hành của Trung Quốc về cường độ cao lớnbu lông đầu lục giác, đai ốc và vòng đệm cho kết cấu thép, vật liệu được khuyến nghị cho bu lông Loại 10.9S như sau:

Kích thước Nhỏ hơn hoặc bằng M24: 20MnTiB;

Kích thước M27–M30: 35VB.

Bu lông cường độ cao có đường kính lớn rất khó đông cứng trong quá trình tôi luyện, vì vậy nên tránh đường kính quá lớn. Nếu cần sử dụng bu lông có đường kính lớn thì ứng suất làm việc phải giảm tương ứng và độ cứng của vật liệu phải được kiểm tra để đáp ứng các yêu cầu về tính năng của mặt cắt ngang.

3. Tóm tắt

Đối với cả bu lông thông thường và bu lông cường độ cao, việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, độ bền, khả năng chống mỏi, khả năng chống gãy muộn và phạm vi dịch vụ áp dụng. Trong quá trình lựa chọn, các loại vật liệu phù hợp và quy trình xử lý nhiệt phải được chọn phù hợp với loại tải, yêu cầu tải trước, môi trường sử dụng và các tiêu chuẩn liên quan để đảm bảo độ tin cậy của mối nối.