钢结构的螺栓基础知识

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紧固件相关标准参数
6.紧固件强度指标:3.6级 4.6级 9.8级(不常用标准),常用标准 4.8级 5.6级 6.8级 8.8级 10.9级(10.9S级) 12.9级。
①“4”指性能等级,即抗拉等级为4,即每平方毫米抗拉强度为400MPa;
“.8”为屈服比值,即0.8;
屈服强度=抗拉强度*屈服比值;
螺钉
螺钉,常见的为半圆头自功螺钉,不都是尖头。又分为:
1. 内六角螺钉:如:自行车车把手中间
2. 沉头螺钉:最具代表性的十字、一字螺钉
螺钉一般是属于小型号紧固件,一般为M3 M4型号,常用在家具,家电上。
(双头)螺柱
6.GB901:(两端螺纹)等长双头螺柱
A型:粗杆,材料中轴直径相当于或略大于螺纹外径
常用螺母材质:低碳钢ML.0.8 ML.10
中碳钢45# 35#
常用产品级别与材质的搭配
螺母级别:4H 5H 6H 8H 1பைடு நூலகம்H
螺母级别与材质:4H用低碳钢ML0.8、ML10
5H 6H用中碳钢45# 35#
8H 10H用中碳钢45# 35# 35CrMo 30CrMo做热处理即可达到硬度要求。因螺母本省中心空的,其对材料淬透性要求不高,所以通常普碳钢可以满足要求。
T型地脚螺栓,等腰梯形栓头,栓头需要大型设备热打才能成型,如图1-2.
锚板型地脚螺栓:
图 1-2
3.钢结构用扭剪型螺栓连接副(扭剪螺栓):
直径分为M16、M20、M22、M24、M27、M30规格;与大六角螺栓同样应用于钢结构连接,相比之下扭剪螺栓具有施工快、一致性好等优点。
4.马车螺栓:常见型号在M12一下;圆顶棱身栓头
高强螺栓8.8级——采用碳钢常用材质45# 35# 40Cr 35CrMo等,需要热处理。直径小于22的产品可以使用45#、35#材质;直径超过24的产品可采用淬火性能较好的40Cr材质。
高强螺栓10.9级及以上级别——采用合金钢常用材质40Cr 35CrMo 20MnTiB 35VB等,增加不同金属元素可提高原材在抗拉强度、淬透性、环境适应力等方面的性能。
普通外六角螺栓,执行标准有GB/T5780/1/2/3(国标5780/2为半牙螺栓,5781/3为全牙螺栓)
5780/1为4.8S一下,通常称为普通螺栓,国标螺栓或普栓等;
5782/3泛指8.8级以上(10.9级 12.9级)的高强螺栓,栓头略厚。
钢结构用大六角螺栓,常用直径型号为(M12目前国内没有生产)M16 M20 M22 M24 M27 M30 为10.9S级。“S”代表钢结构专用栓。
材质的演变:随着铸造钢材技术的发展,紧固件原材料性能也越来越高,例
35#—ML35K 45#—ML45K其可塑性更好,满足冷墩成型要求。
焊钉材质的为ML.15、ML.15Al
ML.15为含碳量为0.15%的冷镦钢,与Q235材质基本无差别,但ML.15材质含有害元素P、S较少,钢的纯度高,具有冷镦性能强,可塑性良好等特点。能更好的避免在生产过程中,冷镦开裂的现象。
异型件 指根据工程需要按图纸加工的一些链接件。如地脚螺栓,拉条等。
紧固件主要构成:
专业术语
1.规 格:即形状大小。通常包括直径和长度。螺栓、螺钉、螺柱(常见紧固件)表述方式如下(例):
M20*70“M”表示“米”制螺纹(即国家标准螺纹);
数字“20”代表螺栓直径;
数字“70”代表螺栓长度。
均以毫米(mm)计算,且螺栓、螺钉长度不含头部尺寸,螺柱则通常表示全长或有效长度(GB/T898/899通常表示的长度不含栽入部分,详见五金手册)。
10S:小直径(M36以下)的40Cr可通过热处理调质可达到10.9S要求
大直径(M36以上)的可采用渗透性更好的35CrMo材料调质达到10.9S要求
注:冷拔拉细可以增强材料的硬度和韧性,提高材质质量。
碳含量越多材料越硬,容易脆断,因此低碳钢的韧性使其能调质到高级别。
碳、磷是主要的有害元素,其含量上国家有严格的标准限制。
紧固件材质
常用的螺栓材质Q235-B 45# 35# 40Cr 35CrMo 20MnTiB 35VB 42CrMo Q345-B
Cr
Mo
Mn
Ti
V
B






注:“45”为碳含量指标,即碳含量0.45%
“Q”代指屈服强度,“235”为屈服值,即235Mpa;因此其相当于4.6级=400*0.6=240Mpa
4S:采用Q235材质,一般可以满足4.6S要求,但不到4.8S要求。
4~5S:采用Q345(16Mn)可以满足5.6S要求,一般不能调质到8级。
6S:采用45#本身具有每平方毫米600MaP的抗拉强度,相当于6级
8S:小直径(M36以下)的采用45#通过热处理调质可达到8.8S要求
大直径(M36以上)的可采用渗透性更好的40Cr材料调质达到8.8S要求
8.8级螺栓的洛氏硬度为22~32之间,通常我们认为布氏硬度值是洛氏硬度的十倍,严格的所是略大些的。
三. 伸长率即最大抗拉的伸长量与原长的比值。如,4.8级螺栓伸长率要求在17%~18%;8.8级要求不小于13%,10.9级别要求不小于10%。
四.断面率即拉断螺栓瞬间的截面面积所占原来截面的比值,一般不小于48%。
8.盖母
9.扣紧母:单牙母,常用于电力塔项目。
垫片垫 片
GB97标准型,又分1/2/3种规格,1-3产品粗超度逐步降低。
GB96为大宽边平垫
弹垫
GB93 国家标准会对断口高度值有明确范围。
圆柱头焊钉
焊钉,用于钢结构与混凝土的紧固链接,具有抗震作用,使用螺柱焊接时与瓷环配套使用!通常用在高层结构建筑楼层板和桥梁结构上。
注:同级别的六角螺栓和大六角螺栓的区别在于,栓头厚度及最短弦长标准不同,大六角栓头部要厚较大,即栓头相对较大。同为M20的六角螺栓最短弦长比较如下
六角弦长30大六角弦长为34
2.地脚螺栓:如图1-1
图 1-1
国家地脚螺栓(9字形),执行标准GB/T799-1988,如下图:
L型地脚螺栓 执行JB/ZQ4364标准即为直角,国标规定L底长为直径的4倍(一般按客户要求做)。术语说满外长、中线长。
注:因Q235材质含碳量较高易裂缝,所以一般不用其做螺母,但行业内常这么要求,无需在意。
国内市场没有30CrMo,因此一般用含碳量略高的35CrMo代替。
螺栓级别:4.8级 5.6级 6.8级 8.8级 10.9级(10.9S级) 12.9级。
螺栓级别与材质:
普通螺栓4.8级5.6级——采用普碳钢常用材质Q235 45# 35#等,含碳量越高其原材越硬,抗拉强度值越大,可塑性越差。Q235通过冷拔可提高其屈服强度至300Mpa满足5.6级要求。
GB/T699、GB/T6479
皆可用
垫片
——
45#、35#
GB/T699
手册上常用的标准件代号:
Q345-B即保证化学成分,又保力学性能(我们的地脚,拉条等产品符合此要求)及规定抗拉强度下限也规定了上限。
Q345-C在B基础上,耐低温,适应环境能力强,可保证-20℃冲击试验合格。
Q345-D比C适应环境能力更强,可保证-40℃冲击试验合格。
从A~D化学元素无大差别,主要是纯度差异,其性能在低温下差别明显。国内C级原材不是很好采购,且尚无法采购小批量D级别原材,因此成本高,无法及时提供供货保障。遇到客户有明确要求的,可建议用35CrMo代替,此材质完全可以达到C D级性能要求,市场上供应充足,价格合理。
8.5螺栓基础知识
紧固件
业界称之“工业之米”,其对于工业,相当于粮食对于人类。紧固件分为标准件和异型件两大类。一个国家的紧固件发展水平可以直接反映该国工业化程度。其中,德国标准为国际公认的高标准,国际标准(ISO标准)中99.9%采用的是照搬德标,而我国紧固件标准的建立基础是国际标准。
标准件 指由相关政府部门规定其属性并通过发布的使用的。如国标,德标,美标,日标等。
螺栓、螺母、垫圈的性能等级和推荐材料表,若客户需要也可使用其他材质,但需在合同中注明。
类别
性能等级
推荐材料
标准编号
适用规格
螺栓
10.9S
20MnTiBML20MnTiB
GB/T3077 GB/T6478
M16、M20、M22、M24
35VB 35CrMo
GB/T3077
M27、M30
螺母
10H
45#、35#、ML.35
3.材 质:就是原材料的化学成分,分为普碳钢、中碳钢、合金钢等。
4.级 别:特指螺栓的强度。
5.力学性能:又说机械性能,包括硬度,屈服度,伸长率,断面率等
6.表面处理:指给紧固件表面做特殊处理以达到防腐蚀或美观的效果。发黑,镀锌等。
螺栓
螺栓的种类有:
6.六角螺栓:栓头为六角形;包括钢结构用大六角螺栓和普通外六角。
②8.8级以下统称为普通螺栓
③含8.8级以上为高强螺栓,一般需要热处理才能达到强硬度和韧度的要求。8.8级螺栓,直径为M24一下可以采用热淬透性略差的碳钢像45#、35#制作,而M24以上规格则必须采用淬透性较好的合金钢,像40Cr、35CrMo等。10.9级以上只能采用合金钢像35VB、20MnTiB等
美标8级标准相当与国标10级标准。
④10.9级和10.9S级的区别:后者为钢结构专用螺栓(S代表钢结构专用),同样的级别后者对性能的限制更多,要求更高,如固定材质,系数范围等。
二. 常用的硬度指标包括HRC洛氏指标和HB布氏硬度。
常用维氏硬度HV表示垫片硬度;而测量螺栓通常采用洛氏硬度表示,HRC通常表示高强度螺栓硬度。
图:B型双头 图:A型双头
B型:细杆,材料中轴直径相当于或略小于螺纹中经。
2.GB898/9:通常用于机械设备上,一般客户所说长度不含“栽入部分长度”。
标准
HG标准(化工标准):HG20613(欧洲体系)、HG20634(美洲体系)、
SH3404(石化标准)、GB/T9125(国标管法兰紧固件)
化工部标准,一般为合金钢,耐高温,耐低温,耐腐蚀性强。
热处理:是将金属产品放在热处理设备内,进行加热(淬火)、冷却、保温(回火)等流程,通过改变表面或内部的组织结构,来控制其产品性能的一种工艺。,
注:螺栓的淬火温度一般为800度,回火温度一般在500~600度之间。热处理回火时间越短,材料硬度越好,韧脆度越差。
热处理,通常用冷却液或油(没有固定的沸点)来冷却,不用水是为了避免瞬间温度变化过大而引起产品断伤或断裂。
螺母
地脚螺母常用GB41标准注:相比双头螺栓上配母GB6170较厚,略显粗糙。
双头螺母常用GB6170标准。
6.GB41螺母:(具体尺寸见紧固件手册)
较GB6170粗糙、略厚,外形无差别,价格稍低,常用于地脚螺栓上。
2.GB6170螺母:(具体尺寸见紧固件手册)
新国标,较为精致。通常国标螺母:对边长 = 1.5倍直径;厚度 = 0.5倍直径
M30*2*280 称为细扣螺栓,中间2表示螺纹经
螺母常见表述方式如下:(例)
M20 同螺栓,“M”表示米制螺纹(即国家标准螺纹),数字“20”则表示内螺纹中径,与相同直径的螺栓配套使用。
垫圈的表述方式:
2.执行标准:其具体规定了标准件的形状、光滑度,硬度指标力学性能等标准,有的标准对材质,工艺也有明确的规定,其函盖了某种标准件的绝大部分信息。(有国标、非标 美标 日标 德标 欧标 ISO国际标准)
35CrMo材质具有高静力强度;淬透性好;耐高温、低温等优点适应环境能力较强。
20MnTiB和35VB材质为当前钢结构螺栓指定材质,直径在24以下的钢结构螺栓严格要求采用20MnTiB材质。钢结构螺栓直径为27、30时一般采用35VB材质。
高强螺栓12.9S:常用材质35CrMo、42CrMo。
地脚螺栓材质与级别:
注:我们一般用ML15材质做焊钉,其含碳量就是0.15%。
常用地脚螺栓材质:Q235 45# Q345(16Mn)
Q345(16Mn)是一种低合金钢,其抗冲击防震性,塑性和焊接性良好,而且耐低温性能好!
注:我们厂所用的材质,一般指Q235-B Q345-B,后者抗拉性能和韧性较好。
Q345-A只限定了其化学成分,不保力学性能;只限定其抗拉强度下限约等于450MaP,无上限。
3.开槽螺母:比较厚,一端有数个凹槽,常与销轴配套使用。
4.锁紧螺母:侧内圈向外凸起,与垫圈紧密衔接,密闭性好;垫圈分为尼龙橡胶圈和金属圈,有耐高温需求的工程采用金属垫圈。可以防震,起到放松动锁紧作用。
5.六角法兰螺母:无需垫片含摩擦面,例如,自行车轴上的螺母。
6.碟形螺母
如图2-1
7.圆形螺母图2-1
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