Spis treści
Najprościej rzecz ujmując, wytrzymałość śrub na ścinanie to poziom oporu stawianego przez konstrukcję sile ścinającej (tj. oddziaływającemu ciężarowi). Po jego przekroczeniu następuje plastyczna deformacja śruby. To właśnie od tego czynnika w największej mierze uzależniona jest jakość wszelkiego rodzaju połączeń śrubowych.
Informacje na temat parametrów wytrzymałościowych śruby wytłaczane są na łbie. Oznaczenia te przyjmują formę następującego schematu – X A.B, gdzie zamiast litery X podstawiany jest współczynnik dokładności wyrobu, natomiast zamiast znaków A oraz B wytłacza się cyfry określające jego właściwości mechaniczne. Im wyższa wartość wspomnianych cyfr, tym lepiej w kontekście jego odporności na ścinanie.
W przypadku pierwszego z wymienionych parametrów, dokładność śrub może występować w trzech alternatywnych wariantach:
- C – zgrubna klasa,
- B – średnio-dokładna klasa,
- A – dokładna klasa.
Jeśli chodzi z kolei o klasy wytrzymałości śrub, odnoszące się do ich właściwości mechanicznych, wyróżnia się spośród nich dwie podgrupy:
- standardowe – od 4.6 do 6.8,
- wysokowytrzymałe – 8.8 i wyższe.
Śruby z klas dokładnościowych A i B najczęściej wykonane są w klasach wytrzymałościowych 5.6, 8.8 oraz 10.9, a śruby z klasy C w klasie wytrzymałościowej 4.6 lub 4.8.
Jak interpretować oznaczenia klas wytrzymałościowych na śrubach?
Wiemy już, że w ramach symboli właściwości mechanicznych, uwzględnionych na łbach śrub, występują dwie cyfry oddzielone kropką, nazwane wcześniej współczynnikami A oraz B. Na ich podstawie można wyliczyć m.in. granicę plastyczności konstrukcji (Re) oraz jej granicę wytrzymałości (Rm).
Omówmy zatem pokrótce oba te pojęcia:
Re, czyli granica plastyczności wyznacza maksymalną wartość naprężenia, którą śruba będzie w stanie znieść zanim przestanie rozciągać się w sposób plastyczny. Innymi słowy – w przypadku gdy obciążenie oddziaływujące na śrubę jest nie większe niż wartość jej granicy plastyczności, konstrukcja rozciągać się będzie elastycznie, dzięki czemu po zredukowaniu lub usunięciu balastu samoczynnie powróci do swojego pierwotnego kształtu.
Wzór na wyliczenie granicy plastyczności prezentuje się następująco:
Re = A*B*10 (MPa)
Rm, czyli granica wytrzymałości, określa z kolei maksymalną wartość naprężenia, jaką śruba wytrzyma aż do momentu jej całkowitego zerwania się. Jeśli zatem obciążenie konstrukcji nie przekroczy tego współczynnika, konstrukcja może istotnie się odkształcić, ale nigdy nie ulegnie pęknięciu.
Aby obliczyć współczynnik granicy wytrzymałości na rozciągnie śruby, należy posłużyć się poniższym wzorem:
Rm = A*100 (MPa)
Przykład
Załóżmy, że dysponujemy śrubą wykonaną w klasie wytrzymałościowej 5.8, tj. posiadającą współczynnik A równy 5 oraz współczynnik B wynoszący 8. Bazując na zamieszczonych wcześniej wzorach, możemy ustalić, że:
- wartość jej Re (granicy plastyczności) osiąga poziom 400 MPa (A*B*10=5*8*10)
- oraz jej granica wytrzymałości na rozciąganie (Rm) przyjmuje wartość 500 MPa (A*100=5*100).
Na tej samej podstawie jesteśmy w stanie rozszyfrować również symbole śrub występujących w obrębie wszelkich pozostałych klas. Tym większa będzie ich faktyczna wytrzymałość, im wyższe będą cyfry uwzględnione w oznaczeniach.
Co te wartości oznaczają w praktyce?
Ponieważ hasło „wartość naprężenia” niespecjalnie przemawia do wyobraźni większości z nas, warto przełożyć sobie wspomniane wyżej obliczenia na nieco bardziej popularne jednostki. Posługując się użytym już przykładem śruby w klasie 5.8, odpowiedzmy sobie zatem na pytanie – jak duży ciężar wytrzyma owa śruba?
Wiedząc, że 1MPa stanowi równowartość 0,1 kg/mm2, przeliczamy otrzymane wcześniej wartości:
- Re = 400 Mpa = 400*0,1 (kg/mm2) = 40 kg/mm2,
- Rm = 500 Mpa = 500*0,1 (kg/mm2) = 50 kg/mm2.
W ten sposób przekonaliśmy się, że śruba 5.8 zapewnia możliwość obciążenia swojej konstrukcji – na każdy 1 mm2 pola swojego przekroju – maksymalnie 50 kg bez ryzyka zerwania się oraz 40 kg, zanim zacznie się trwale odkształcać. Jeśli wyrób posiada pole przekroju równe np. 20 mm2, będzie wobec tego w stanie utrzymać ciężar dochodzący w sumie do 1000 kg oraz do 800 kg, bez trwałego odkształcania się.
Do standardowych połączeń śrubowych wystarczają zwykle wyroby z klas mechanicznych 4.8, czy 5.6, w klasach dokładności C oraz B. Śrubę o oznakowaniu C 4.8 zalecamy jednak stosować wyłącznie w ramach otworów o średnicach nieprzekraczających 2 cm. Powyżej tej granicy, warto skorzystać już z produktu o klasie B 5.6 lub wyższej.
