Značky na maticách a skrutkách: Kompletný sprievodca identifikáciou

Prečo existuje označenie spojovacích prvkov

Skrutka bez viditeľných označení a skrutka s tromi radiálnymi čiarami môže vyzerať takmer identicky v zásobníku súčiastok. Rozdiel v pevnosti v ťahu medzi nimi môže presiahnuť 30 000 PSI. Označenia spojovacích prvkov existujú práve preto, že tento rozdiel je okom neviditeľný – a použitie nesprávnej triedy v nosnej aplikácii môže viesť k zlyhaniu spojovacích prvkov bez varovania.

Označenia plnia dve odlišné funkcie. Prvým je identifikácia výkonu : trieda, trieda vlastností alebo pevnostné hodnotenie vyrazené na upevňovacom prvku presne povie inštalatérovi, aké zaťaženie je daný upevňovací prvok navrhnutý. Druhá je sledovateľnosť : Identifikačné značky výrobcu – písmená, logá alebo symboly registrované na konkrétnych výrobcov – umožňujú vysledovať jednotlivé spojovacie prvky späť k výrobnej šarži v prípade problému s kvalitou alebo stiahnutia z trhu. Obe funkcie sú povinnými požiadavkami podľa hlavných noriem, ktoré upravujú výrobu spojovacích materiálov.

Tri organizácie definujú systémy označovania, ktoré sa najčastejšie vyskytujú v globálnej výrobe a konštrukcii: Spoločnosť automobilových inžinierov (SAE), Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) a ASTM International. Každý používa iný jazyk označovania a všetky tri systémy sa môžu objaviť na spojovacích materiáloch v rámci toho istého zariadenia alebo projektu. Pochopenie všetkých troch je základom pre správny výber spojovacích prvkov.

Označenie hlavy skrutiek SAE: Radial Line System

SAE J429 upravuje skrutky palcovej série používané predovšetkým v Severnej Amerike. Podľa tejto normy je stupeň pevnosti skrutiek komunikovaný prostredníctvom vzoru radiálnych čiar vyrazených na vrchu šesťhrannej hlavy. Počet riadkov sa riadi vzorcom: počet riadkov sa rovná číslu známky mínus dva. To znamená, že závora 2. stupňa nemá žiadne radiálne čiary, závora 5. stupňa nesie tri čiary a závora 8. stupňa nesie šesť čiar.

Okrem línií sklonu musí každá skrutka v súlade so štandardom SAE nad priemerom ¼" niesť identifikačnú značku výrobcu – písmeno, symbol alebo kombináciu, ktorá je jedinečná pre daného výrobcu a je registrovaná príslušným normalizačným orgánom. Táto značka sa zobrazuje vedľa radiálnych línií na hlave skrutky. Skrutka s líniami triedy, ale bez značky výrobcu, nie je úplne v súlade so SAE J429 a v kritických aplikáciách by sa s ňou malo zaobchádzať opatrne.

Inbusové skrutky a skrutky s vnútorným šesťhranom predstavujú variáciu tohto systému. Pretože zapustená zásuvka pohonu zaberá väčšinu čela hlavy, radiálne línie sa používajú zriedka. namiesto toho imbusové skrutky s nástrčnou hlavou sú zvyčajne označené číslom triedy vlastností na boku hlavy alebo na čele objímky – najčastejšie 12,9 pre verzie z vysokopevnostnej legovanej ocele podľa systému ISO opísaného v ďalšej časti.

Metrické značky skrutiek: Systém tried vlastností ISO

ISO 898-1 upravuje metrické skrutky a namiesto radiálnych čiar používa číselný systém tried vlastností. Trieda je vyrazená priamo na hlave skrutky ako dve čísla oddelené bodkou – napríklad 8,8, 10,9 alebo 12,9. Tieto čísla kódujú minimálnu pevnosť v ťahu a pomer klzu v jedinom kompaktnom označení.

Čítanie triedy vlastností je jednoduché, keď pochopíte vzorec. Číslo pred desatinnou čiarkou, vynásobené 100, udáva približnú minimálnu pevnosť v ťahu v megapascaloch (MPa). Číslo za desatinnou čiarkou, vynásobené 10, udáva medzu klzu ako percento pevnosti v ťahu. Takže skrutka triedy 10.9 má minimálnu pevnosť v ťahu približne 1 000 MPa a medzu klzu približne 90 % tejto hodnoty – čo znamená, že sa začína permanentne deformovať pri približne 900 MPa.

Metrické skrutky z nehrdzavejúcej ocele používajú samostatnú konvenciu označovania podľa ISO 3506. Formát kombinuje kód materiálu a označenie pevnosti: A2-70 označuje nehrdzavejúcu oceľ 304 s minimálnou pevnosťou v ťahu 700 MPa; A4-70 označuje námornú nerezovú oceľ 316 na rovnakej úrovni pevnosti; A4-80 označuje 316 nerez pri 800 MPa. Predpona „A“ označuje austenitickú nehrdzavejúcu oceľ. Šesťhranné skrutky z nehrdzavejúcej ocele sa bežne vyrábajú podľa špecifikácií A2-70 alebo A4-70 v závislosti od požiadaviek na odolnosť voči korózii prostredia aplikácie.

ASTM Structural Bolt Marking

ASTM International definuje normy spojovacích materiálov, ktoré sa primárne používajú v konštrukčných a stavebných aplikáciách. Na rozdiel od systému radiálnych línií SAE alebo číselného systému ISO sú skrutky ASTM zvyčajne označené alfanumerickým označením triedy vyrazeným priamo na hlave skrutky spolu s identifikačnou značkou výrobcu.

ASTM A307 pokrýva skrutky z uhlíkovej ocele pre všeobecné konštrukčné použitie. Skrutky triedy A nemajú žiadne špecifické označenie nad rámec značky výrobcu; Skrutky triedy B pre prírubové potrubné spoje sú označené podobne. Ide o upevňovacie prvky s relatívne nízkou pevnosťou pre nekritické konštrukčné spoje.

ASTM A325 je štandard pre vysokopevnostné konštrukčné skrutky používané v spojoch oceľ-oceľ. Hlava skrutky je označená „A325“ spolu s identifikačným symbolom výrobcu. Tieto skrutky majú minimálnu pevnosť v ťahu 120 000 PSI pre priemery do 1" a sú štandardnou špecifikáciou pre konštrukčné oceľové konštrukcie v Severnej Amerike.

ASTM A490 pokrýva ultravysoko pevné konštrukčné skrutky s minimálnou pevnosťou v ťahu 150 000 PSI. Hlava je označená "A490." Sú určené pre najnáročnejšie konštrukčné spoje – ťažké oceľové rámy, mostné konštrukcie a priemyselné konštrukcie vystavené značnému dynamickému zaťaženiu.

Dôležitý rozdiel: Skrutky ASTM sa nikdy nesmú nahradiť skrutkami SAE zjavne podobnej pevnosti bez overenia, či sa mechanické vlastnosti a rozmerové normy zhodujú. Normy sú vyvinuté pre rôzne koncové prostredia a ich rovnocennosť nie je priama.

Označenie matíc: Systém polohy hodín

Označenie matíc má inú logiku ako označenie skrutiek, čiastočne preto, že plochá nosná plocha šesťhrannej matice ponúka menšiu oblasť označenia ako hlava skrutky, a čiastočne preto, že matice rôznych tried sa často používajú zameniteľne spôsobmi, ktoré znemožňujú vizuálnu identifikáciu na ploche ložiska. Systém SAE to rieši označením polohy hodín na jednej zo šesťhranných plôch.

Podľa SAE J995 je trieda šesťhrannej matice označená jednou radiálnou značkou na jednej ploche umiestnenej tak, aby zodpovedala polohe hodín na ciferníku, ktorá zodpovedá číslu triedy. Matica triedy 5 nesie značku na pozícii 5 hodín. Matica triedy 8 nesie značku na pozícii 8 hodín. To umožňuje identifikáciu stupňa, aj keď je dosadacia plocha proti povrchu alebo podložke.

Značky môžu byť vyvýšené (vyrazené počas tvarovania) alebo vrúbkované (vyrazené po tvarovaní) – oboje sú podľa normy prípustné. Niektoré matice tiež nesú identifikačnú značku výrobcu na ložiskovej ploche alebo na susednej ploche.

ASTM A563 upravuje požiadavky na označovanie konštrukčných šesťhranných matíc používaných v spojení so skrutkami A325 a A490. Podľa tejto normy sa trieda matice identifikuje kombináciou arabských číslic a písmen vyrazených na prednej strane matice. Podrobný rozpis špecifických požiadaviek na označovanie a označenie tried nájdete Oficiálna štandardná špecifikácia ASTM A563 pre matice z uhlíkovej a legovanej ocele poskytuje smerodajný odkaz. Šesťhranné matice z nehrdzavejúcej ocele postupujte podľa ISO 3506-2 a sú označené rovnakým kódom materiálu A2 alebo A4 ako ich zodpovedajúca skrutka, čo zaisťuje, že klasifikácia odolnosti proti korózii je viditeľná na oboch protiľahlých komponentoch. Šesťhranné prírubové matice niesť označenie triedy na čele príruby alebo šesťhrannej ploche v závislosti od výrobného procesu výrobcu.

Povrchová úprava a náterové značky

Okrem stupňa pevnosti niekedy značenie spojovacích prvkov oznamuje povrchovú úpravu – náter alebo povrchovú úpravu aplikovanú po výrobe, aby sa zabezpečila odolnosť proti korózii, mazivosť alebo špecifické elektrické vlastnosti. Tieto známky sú menej štandardizované ako známky, ale riadia sa rozpoznateľnými konvenciami.

Zinkovanie (galvanické): Často sa označuje príponou „Zn“ alebo farebným kódom (zvyčajne číra/strieborná pre štandardné zinkové dosky). Neexistuje žiadne univerzálne vyrazené označenie, ale produktová dokumentácia a balenie budú špecifikovať štandard pokovovania (napr. ISO 4042 alebo ASTM B633).

Žiarové zinkovanie: Vytvára silný zinkový povlak rozpoznateľný podľa matnej, mierne drsnej štruktúry. Pozinkované konštrukčné spojovacie prvky spĺňajúce ASTM A153 sú špecifikované v obstarávacích dokumentoch a nie sú vyznačené na samotnom spojovacom prvku, pretože hrúbka povlaku znemožňuje dodatočné lisovanie na menších priemeroch.

Druhy nehrdzavejúcej ocele: Ako je popísané v časti o metrickom označovaní, značky A2 a A4 na hlavách skrutiek a matice priamo vyjadrujú materiál a triedu odolnosti proti korózii. Toto je najjasnejší príklad vlastnosti povrchu/materiálu zakódovanej priamo do systému označovania spojovacích prvkov.

Čierny oxid / fosfát: Tieto konverzné nátery poskytujú minimálnu odolnosť proti korózii a zvyčajne sa používajú na estetické účely alebo mierne vnútorné aplikácie. Neexistuje žiadne štandardizované označenie; identifikácia je vizuálnou kontrolou tmavej matnej alebo čiernej povrchovej úpravy v kombinácii s produktovou dokumentáciou.

Keď povrchová úprava ovplyvňuje vzťah medzi krútiacim momentom a napätím – ako je to v prípade mazaných alebo voskovaných spojovacích prvkov – špecifikácia náteru sa stáva kritickým prvkom postupu inštalácie, nie len úvahou o korózii. Spojovacie prvky mazané suchým filmom majú často v dokumentácii k produktu skôr označenie „voskom“ alebo „teflónom“ ako vyrazenú značku.

Používanie značiek na overenie obstarávania

Pre nákupcov a manažérov kvality, ktorí získavajú spojovacie materiály v objeme, je označenie hlavy prvoradým overovacím nástrojom pre prichádzajúcu kontrolu. Zásielka skrutiek, o ktorých sa tvrdí, že sú triedy 8 alebo triedy vlastností 10.9, by sa mala pred prijatím na sklad na mieste skontrolovať podľa špecifikácií označenia – vizuálne overenie označenia trvá niekoľko sekúnd na kus a zachytí najbežnejšie formy skreslenia alebo chyby balenia.

Dve najdôležitejšie kontroly obstarávania sú: po prvé, potvrdiť, že označenie triedy presne zodpovedá špecifikácii nákupu; po druhé, potvrďte, že sa vedľa označenia triedy nachádza identifikačná značka výrobcu. Skrutka s líniami, ale bez značky výrobcu, nespĺňa všetky požiadavky SAE J429 alebo ISO 898-1 a v prípade zlyhania kvality sa nedá vysledovať. Neoznačené skrutky by sa mali považovať za 2. stupeň / trieda vlastností 5.8 bez ohľadu na akékoľvek slovné alebo obalové tvrdenia.

Druhy matíc a skrutiek musia byť tiež správne zladené. Všeobecným pravidlom je, že trieda matice musí byť rovnaká alebo väčšia ako trieda skrutky – spárovanie matice triedy 5 so skrutkou triedy 8 ponecháva spoj so slabším komponentom ako bod zlyhania, čím sa zmarí účel použitia skrutky vyššej triedy. Samosvorné matice mať označenie triedy podľa rovnakých konvencií SAE a ISO ako štandardné šesťhranné matice; ich uzamykacia funkcia nemení klasifikáciu triedy alebo požiadavku na zhodu.

Napokon, SAE a metrické spojovacie prvky sa nikdy nesmú miešať v rovnakom spoji. Napriek zjavnej podobnosti pevnosti napríklad medzi SAE Grade 5 a ISO 8.8 sú tvary závitov a stúpania nekompatibilné. Krížovým závitom metrickej skrutky do otvoru so závitom SAE – alebo naopak – vznikne spoj, ktorý sa javí ako zmontovaný, ale nesie zlomok svojej menovitej nosnosti. Systémy označovania existujú špeciálne na to, aby tomu zabránili: skrutka označená radiálnymi čiarami je palcová; skrutka označená číslom triedy vlastnosti je metrická. Tento rozdiel je viditeľný do jednej sekundy na akomkoľvek označenom spojovacom prvku.