Cấp độ và ký hiệu bu lông: Hướng dẫn SAE, Hệ mét & ASTM | Dây buộc Jiajie

Hướng dẫn này chia nhỏ ba hệ thống phân loại bu lông chính - SAE, ISO và ASTM - giải thích ý nghĩa thực sự của các dấu hiệu trên đầu bu lông và cung cấp cho bạn bảng tham khảo để so sánh các cấp cạnh nhau.

Tại sao dấu hiệu đầu bu lông tồn tại

Quá trình sản xuất ban đầu tập trung gần như hoàn toàn vào kích thước ren và kích thước danh nghĩa. Khi các tổ hợp công nghiệp ngày càng phức tạp hơn và chuỗi cung ứng mang tính toàn cầu, chỉ quy mô thôi không còn đủ để đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc. Một chiếc bu lông trông giống hệt Loại 5 nhưng được làm từ thép có hàm lượng carbon thấp có thể vượt qua cuộc kiểm tra trực quan nhưng vẫn bị hỏng khi chịu tải.

Vấn đề đó đã thúc đẩy các tổ chức như Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) , cái Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Quốc tế ASTM để tạo ra các hệ thống đánh dấu chính thức. Mỗi hệ thống mã hóa các thông tin cốt lõi giống nhau: độ bền kéo, cường độ chảy, tải trọng thử và đôi khi là thành phần vật liệu. Các dấu hiệu được áp dụng thông qua việc dập hoặc khắc laser trực tiếp lên đầu bu lông, làm cho chúng bền và có thể đọc được ngay cả trong điều kiện hiện trường.

Ngoài sức mạnh, các dấu hiệu còn mang mã nhận dạng của nhà sản xuất - các chữ cái hoặc ký hiệu được đóng dấu được đăng ký riêng cho mỗi nhà sản xuất. Khả năng truy xuất nguồn gốc này rất quan trọng trong quá trình kiểm tra và yêu cầu bảo hành, đặc biệt là trong các ứng dụng kết cấu và ô tô nơi trách nhiệm giải trình được yêu cầu về mặt pháp lý.

Cách đọc dấu cấp độ bu lông SAE

Cấp SAE áp dụng cho ốc vít sê-ri inch và được điều chỉnh bởi Tiêu chuẩn SAE J429 . Hệ thống sử dụng đường xuyên tâm được đóng dấu trên đầu bu lông - và số dòng không bằng cấp. Điều này làm vấp ngã rất nhiều người. Các đường kẻ được thiết kế sao cho mỗi loại có thể được phân biệt ngay lập tức trong nháy mắt, ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc chật chội, thay vì tuân theo logic đếm ngược đơn giản.

Lớp 2 có không có đường xuyên tâm và là loại thương mại cơ bản được làm từ thép có hàm lượng cacbon thấp đến trung bình. lớp 5 mang theo ba đường xuyên tâm cách nhau ở các vị trí khoảng 12, 4 và 8 giờ — giống như biểu tượng của Mercedes. Lớp 8, tùy chọn cường độ cao, cho thấy sáu đường xuyên tâm cách đều nhau xung quanh đầu. cáco nguyên tắc chung, càng nhiều dòng thì cường độ càng cao - nhưng bản thân con số không phải là cấp độ.

Để biết bối cảnh kỹ thuật sâu hơn về lựa chọn và hiệu suất của bu lông lục giác, tổng quan chuyên sâu về các thuộc tính và ứng dụng của bu lông lục giác bao gồm các xem xét chi tiết về hành vi của vật liệu và tải trọng.

Giải thích về các lớp thuộc tính Bolt số liệu

Bu lông số liệu theo sau ISO 898-1 , xác định các lớp thuộc tính bằng hệ thống hai số được phân tách bằng dấu chấm - ví dụ: 8,8, 10,9 hoặc 12,9. Không giống như các lớp SAE, nơi con số chỉ là nhãn, số lớp ISO mang ý nghĩa toán học thực sự.

The số đầu tiên , nhân với 100, sẽ cho ra độ bền kéo danh nghĩa tính bằng megapascal (MPa). Vì vậy, bu lông loại 10.9 có độ bền kéo danh nghĩa là 1.000 MPa. các số thứ hai , nhân với 10, sẽ cho ra giới hạn chảy tính theo phần trăm của cường độ kéo đó. Đối với 10,9, điều đó có nghĩa là cường độ chảy là 90% của 1.000 MPa, hoặc 900 MPa. Mã hóa tinh tế này cho phép kỹ sư tính toán các giá trị cường độ tối thiểu trực tiếp từ việc đánh dấu mà không cần tham khảo bảng.

Các lớp số liệu phổ biến nhất trong sử dụng công nghiệp là 8.8 (cường độ trung bình, có thể so sánh rộng rãi với SAE Lớp 5), 10.9 (cường độ cao, tương đương với Lớp 8) và 12.9 (lớp số liệu tiêu chuẩn mạnh nhất, được sử dụng trong các tổ hợp cơ khí quan trọng). Để có cái nhìn tổng quan chính thức về cách xác định các lớp thuộc tính này, Tài liệu tiêu chuẩn dây buộc quốc tế ISO 898 bao gồm toàn bộ phạm vi của đặc tả.

Tiêu chuẩn ASTM Bolt: Xây dựng và sử dụng công nghiệp

ASTM International đặt ra các tiêu chuẩn được sử dụng chủ yếu trong kết cấu xây dựng và công nghiệp nặng. Trong trường hợp các cấp SAE được xác định bằng các đường xuyên tâm, bu lông ASTM thường được đóng dấu bằng ký hiệu chữ và số trên đầu - ví dụ: A307 , A325 hoặc A490 .

ASTM A307 hạng A bao gồm các bu lông thép carbon cường độ thấp với độ bền kéo tối thiểu 60.000 psi. Chúng được sử dụng trong các tổ hợp không quan trọng, nơi tải trọng khiêm tốn và được kiểm soát. ASTM A307 hạng B được thiết kế cho các ứng dụng đường ống và mặt bích. ASTM A325 là tiêu chuẩn bu lông kết cấu bao gồm thép cacbon và thép hợp kim có độ bền kéo tối thiểu 120.000 psi - về mặt chức năng gần với SAE Cấp 5 và là một trong những loại ốc vít được chỉ định thường xuyên nhất trong kết cấu khung thép. Ở đầu phạm vi cấu trúc của ASTM, ASTM A490 bu lông cường độ cao đạt độ bền kéo tối thiểu 150.000 psi, yêu cầu quản lý mô-men xoắn lắp đặt cẩn thận để tránh siết quá chặt.

Một điểm khác biệt thực tế: Bu lông ASTM A325 và A490 thường được sử dụng với đầu lục giác nặng và không thể thay thế được trong bảng mô-men xoắn với bu lông lục giác SAE tiêu chuẩn, ngay cả khi xếp hạng độ bền kéo có vẻ tương tự nhau.

Dấu bu lông bằng thép không gỉ: Dòng A2 và A3

Bu lông thép không gỉ sử dụng quy ước đánh dấu riêng được xác định theo ISO 3506 . Thay vì các đường xuyên tâm hoặc số hạng gồm hai chữ số, chúng được đóng dấu bằng tổ hợp số chữ cái để xác định cả nhóm thép và cấp độ bền. Các dấu hiệu phổ biến nhất là A2-70 và A2-80 , trong đó "A2" dùng để chỉ thép không gỉ cấp austenit 304 và số (70 hoặc 80) đại diện cho 1/10 độ bền kéo tối thiểu tính bằng MPa - nghĩa là A2-70 có độ bền kéo tối thiểu là 700 MPa và A2-80 đạt 800 MPa.

Đối với môi trường biển hoặc hóa chất hung hãn, A4 chỉ định thép không gỉ cấp 316. Bu lông A4-70 cung cấp sàn kéo 700 MPa tương tự như A2-70 nhưng có khả năng chống ăn mòn do clorua gây ra vượt trội. Phạm vi của Bu lông lục giác inox 304 và 316 bao gồm cả nhóm vật liệu A2 và A4 trên các kích thước số liệu tiêu chuẩn.

Một lưu ý quan trọng: bu lông thép không gỉ không có từ tính, điều này giúp chúng dễ dàng phân biệt với bu lông thép carbon tại chỗ - nhưng chúng không bao giờ được thay thế cho các loại kết cấu có độ bền cao như 10,9 hoặc Cấp 8 chỉ dựa trên khả năng chống ăn mòn, vì các loại không gỉ thường có độ bền kéo và giá trị năng suất thấp hơn.

Bảng so sánh cấp bu lông: SAE, số liệu và ASTM

Bởi vì ba hệ thống được phát triển độc lập nên các giá trị tương đương trực tiếp chỉ mang tính gần đúng chứ không phải chính xác — sự khác biệt về xử lý nhiệt, hình học và quy trình thử nghiệm có nghĩa là bu lông Cấp 5 và Bu lông Cấp 8.8 không thể thay thế cho nhau mặc dù có xếp hạng độ bền kéo tương tự nhau. Sử dụng bảng dưới đây làm tài liệu tham khảo ban đầu, không phải là hướng dẫn thay thế.

Chọn lớp phù hợp cho ứng dụng của bạn

Lựa chọn lớp có ba yếu tố: yêu cầu tải , môi trường và phương pháp lắp ráp . Làm sai bất kỳ điều nào trong số chúng sẽ làm tăng nguy cơ hỏng khớp, mỏi dây buộc hoặc tăng tốc độ ăn mòn.

Đối với lắp ráp thương mại và hạng nhẹ nói chung - khung đồ nội thất, giá đỡ HVAC, vỏ phi cấu trúc - Bu lông cấp 2 hoặc cấp 4,8 là đủ và tiết kiệm chi phí. Lớp 5 / Lớp 8,8 bao gồm phần lớn các máy móc công nghiệp nói chung, linh kiện ô tô và các kết nối kết cấu nơi cần có lực kẹp đáng tin cậy và khả năng chống rung vừa phải. Lớp 8/Lớp 10,9 là lời kêu gọi phù hợp cho các mối nối mô-men xoắn cao, thiết bị nặng và bất kỳ cụm lắp ráp nào chịu tải trọng động hoặc tuần hoàn. Lớp 12.9 được dành riêng cho các ứng dụng cơ khí chính xác hoặc hàng không vũ trụ trong đó tải trước tối đa là cần thiết và độ căng của bu lông phải được kiểm soát chặt chẽ.

Trong môi trường ngoài trời, ven biển hoặc có nhiều hóa chất, chuyển sang thép không gỉ thường là khoản đầu tư dài hạn tốt hơn ngay cả khi nhu cầu tải ở mức khiêm tốn. Bu lông A2-70 hoặc A4-70 sẽ tồn tại lâu hơn lớp 5 mạ kẽm nhiều năm trong môi trường biển. Đối với các ứng dụng ổ cắm hex trong không gian chật hẹp hoặc lõm, Bu lông lục giác DIN 912 cho ứng dụng ổ cắm chìm cung cấp khả năng kẹp mạnh mẽ trong một kích thước nhỏ gọn.

Cuối cùng, luôn khớp cấp độ đai ốc với cấp độ bu lông. Bu lông Cấp 8 kết hợp với đai ốc Cấp 2 tạo ra điểm yếu làm mất đi mục đích chỉ định dây buộc cường độ cao. Để có được sự lựa chọn hoàn chỉnh về ốc vít không gỉ ở nhiều cấp độ và kích thước, đầy đủ các bu lông thép không gỉ bao gồm các kích thước số liệu tiêu chuẩn trong cả vật liệu 304 và 316 để phù hợp với yêu cầu ứng dụng cụ thể của bạn.