Durcheinander in der Lieferkette: Hochfeste Schrauben werden fälschlicherweise an die CNC-Industrie geliefert, was zu Sicherheitsbedenken führt

Hochfeste Reibungsgriffschraube, englische wörtliche Übersetzung lautet: hochfeste Reibungs-Vorspannschraube, englische Abkürzung: HSFG. Es ist ersichtlich, dass die in unserer chinesischen Konstruktion erwähnten hochfesten Schrauben die Abkürzungen für hochfeste Reibungsvorspannungsschrauben sind. In der täglichen Kommunikation werden die Wörter „Reibung“ und „Griff“ nur kurz erwähnt, doch viele Ingenieure und Techniker haben die grundlegende Definition hochfester Schrauben falsch verstanden.

Ein Missverständnis:
Sind Schrauben mit einer Werkstoffgüte über 8,8 „hochfeste Schrauben“?
Der Hauptunterschied zwischen hochfesten Schrauben und gewöhnlichen Schrauben liegt nicht in der Festigkeit des verwendeten Materials, sondern in der Form der Krafteinwirkung. Entscheidend ist, ob eine Vorspannung aufgebracht und Haftreibung genutzt werden soll, um der Scherung standzuhalten.
Tatsächlich sind die in der britischen Norm und der amerikanischen Norm genannten hochfesten Schrauben (HSFG BOLT) nur 8,8 und 10,9 (BS EN 14399 / ASTM-A325 und ASTM-490), während normale Schrauben 4,6, 5,6, 8,8, 10,9 umfassen. 12.9 usw. (BS 3692 11 Tabelle 2); Es ist ersichtlich, dass die Festigkeit des Materials nicht der Schlüssel zur Unterscheidung hochfester Schrauben von gewöhnlichen Schrauben ist.

Richtiges Verständnis von „hoher Festigkeit“, wo ist die Stärke?
Berechnen Sie gemäß GB50017 die Zug- und Scherfestigkeit einer einzelnen gewöhnlichen Schraube (Typ B) der Güteklasse 8,8 und einer hochfesten Schraube der Güteklasse 8,8.
Durch Berechnung können wir erkennen, dass unter der gleichen Note das Design undAluminium-CNC-ServiceDie Zugfestigkeits- und Scherfestigkeitswerte gewöhnlicher Schrauben sind höher als die hochfester Schrauben.

Wo ist also das „Starke“ hochfester Schrauben?
Um diese Frage zu beantworten, ist es notwendig, mit dem konstruktiven Arbeitszustand der beiden Schrauben zu beginnen, das Gesetz der elastisch-plastischen Verformung zu studieren und den Grenzzustand zum Zeitpunkt des Konstruktionsversagens zu verstehen.
Spannungs-Dehnungs-Kurven von gewöhnlichen Schrauben und hochfesten Schrauben unter Arbeitsbedingungen

Grenzzustand bei Konstruktionsfehler
Gewöhnliche Schrauben: Die plastische Verformung der Schraube selbst überschreitet den Konstruktionszuschlag und die Schraube wird durch Abscheren beschädigt.
Bei einer gewöhnlichen Bolzenverbindung kommt es zu einem relativen Schlupf zwischen den Verbindungsplatten, bevor die Scherkraft zu wirken beginnt, und dann kommen die Bolzenstange und die Verbindungsplatte in Kontakt, es kommt zu einer elastisch-plastischen Verformung, und die Scherkraft wird ausgehalten.
Hochfeste Schrauben: Die Haftreibung zwischen den wirksamen Reibflächen wird überwunden und es kommt zu einer relativen Verschiebung der beiden Stahlplatten, die konstruktiv als beschädigt gilt.
Bei der hochfesten Schraubenverbindung trägt die Reibungskraft zunächst die Scherkraft. Wenn die Belastung so weit ansteigt, dass die Reibungskraft nicht mehr ausreicht, um der Scherkraft standzuhalten, wird die statische Reibungskraft überwunden und es kommt zum relativen Schlupf der Verbindungsplatte (Grenzzustand). Obwohl es zu diesem Zeitpunkt beschädigt ist, steht die Bolzenstange jedoch in Kontakt mit der Verbindungsplatte und kann dennoch ihre eigene elastisch-plastische Verformung nutzen, um der Scherkraft standzuhalten.

Missverständnis 2:
Die Tragfähigkeit hochfester Schrauben ist höher als die normaler Schrauben. Ist es „hochfest“?
Aus der Berechnung einer einzelnen Schraube ist ersichtlich, dass die Konstruktionsfestigkeit hochfester Schrauben unter Zug und Scherung geringer ist als die von gewöhnlichen Schrauben. Das Wesen seiner hohen Festigkeit besteht darin, dass die Knoten im Normalbetrieb keinen relativen Schlupf aufweisen dürfen, dh die elastisch-plastische Verformung ist gering und die Knotensteifigkeit groß.
Es ist ersichtlich, dass ein Knoten, der mit hochfesten Schrauben ausgelegt ist, bei einer gegebenen Entwurfsknotenlast nicht unbedingt die Anzahl der verwendeten Schrauben einspart, aber eine geringe Verformung, eine hohe Steifigkeit und eine hohe Sicherheitsreserve aufweist. Es eignet sich für Hauptträger und andere Standorte, die eine hohe Knotensteifigkeit erfordern, und entspricht dem Grundprinzip der seismischen Konstruktion „Starke Knoten, schwache Elemente“.
Die Stärke hochfester Schrauben liegt nicht im Konstruktionswert ihrer eigenen Tragfähigkeit, sondern in der hohen Steifigkeit ihrer Konstruktionsknoten, der hohen Sicherheitsleistung und der hohen Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen.

Vergleich von hochfesten Schrauben und gewöhnlichen Schrauben

Gewöhnliche Schrauben und hochfeste Schrauben unterscheiden sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien stark in den Bauinspektionsmethoden.

Die Anforderungen an die mechanische Leistung von gewöhnlichen Schrauben derselben Güteklasse sind etwas höher als die von hochfesten Schrauben, allerdings stellen hochfeste Schrauben eine höhere Akzeptanzanforderung an die Schlagenergie als gewöhnliche Schrauben.

Die Kennzeichnung von gewöhnlichen Schrauben und hochfesten Schrauben ist die grundlegende Methode zur Identifizierung von Schrauben derselben Güteklasse vor Ort. Da die in den britischen und amerikanischen Normen berechneten Werte für das Drehmoment hochfester Schrauben nicht identisch sind, ist es auch erforderlich, die Schrauben der beiden Normen zu identifizieren.
Hochfeste Schrauben: (M24, L60, Güteklasse 8.8)

Gewöhnliche Schrauben: (M24, L60, Güteklasse 8.8)

Es ist ersichtlich, dass gewöhnliche Schrauben etwa 70 % des Preises hochfester Schrauben ausmachen. In Kombination mit dem Vergleich ihrer Akzeptanzanforderungen kann der Schluss gezogen werden, dass der Premium-Anteil darin bestehen sollte, die Schlagenergieleistung (Zähigkeit) des Materials sicherzustellen.

Zusammenfassen
Für ein scheinbar einfaches Problem ist es nicht einfach, ein tiefes, umfassendes und korrektes Verständnis seines Wesens zu erlangen. Die Definition, Bedeutung und der tiefgreifende Unterschied zwischen hochfesten Schrauben und gewöhnlichen Schrauben sind für uns die Grundvoraussetzung, um hochfeste Schrauben richtig zu verstehen, zu verwenden und Baumanagement durchzuführen.

Sicht:

1) In einigen Büchern über Stahlkonstruktionen wird tatsächlich angegeben, dass sich hochfeste Schrauben auf Schrauben beziehen, deren Festigkeit 8,8 übersteigt. Diese Sichtweise wird erstens von den angloamerikanischen Standards nicht unterstützt, und es gibt keine Definition von „stark“ und „schwach“ für ein bestimmtes Maß an Stärke. Zweitens erfüllt es nicht die in unserer Arbeit erwähnten „hochfesten Schrauben“.
2) Um den Vergleich zu erleichtern, wird die Beanspruchung komplexer Schraubengruppen hier nicht berücksichtigt.
3) Die drucktragende Kraft der Schraube wird auch bei der Konstruktion der drucktragenden hochfesten Schraube berücksichtigt, die im folgenden „Vergleich drucktragender und reibungsartiger hochfester Schrauben“ ausführlich vorgestellt wird.

Wie viel wissen Sie über hochfeste Schrauben?
Der vollständige Name hochfester Schrauben in der Produktion lautet hochfestes Schraubenverbindungspaar und wird im Allgemeinen nicht kurz als hochfeste Schrauben bezeichnet.
Entsprechend den Einbaueigenschaften wird es unterteilt in: große Sechskantschrauben und Torsionsscherschrauben. Unter diesen wird der Torsionsschertyp nur in Level 10.9 verwendet.
Entsprechend der Leistungsklasse hochfester Schrauben wird diese unterteilt in: 8,8 und 10,9. Darunter sind ausschließlich große Sechskantschrauben mit hoher Festigkeit der Güteklasse 8,8. Bei der Markierungsmethode gibt die Zahl vor dem Dezimalpunkt die Zugfestigkeit nach der Wärmebehandlung an; Die Zahl nach dem Komma gibt das Streckgrenzenverhältnis an, also das Verhältnis des gemessenen Wertes der Streckgrenze zum gemessenen Wert der Zugfestigkeit. . Note 8,8 bedeutet, dass die Zugfestigkeit des Bolzenschafts nicht weniger als 800 MPa beträgt und das Streckgrenzenverhältnis 0,8 beträgt; Die Note 10,9 bedeutet, dass die Zugfestigkeit des Bolzenschafts nicht weniger als 1000 MPa beträgt und das Streckgrenzenverhältnis 0,9 beträgt.

Die Durchmesser hochfester Schrauben in der Strukturkonstruktion umfassen im Allgemeinen M16/M20/M22/M24/M27/M30, aber M22/M27 ist die zweite Wahlreihe und M16/M20/M24/M30 ist unter normalen Umständen die Hauptwahl.
In Bezug auf die Scherkonstruktion werden hochfeste Schrauben je nach Konstruktionsanforderungen in hochfeste, drucktragende Schraubentypen und hochfeste Schraubenreibungstypen unterteilt.
Die Tragfähigkeit des Reibungstyps hängt vom Rutschhemmungskoeffizienten der Kraftübertragungsreibfläche und der Anzahl der Reibflächen ab. Der Reibungskoeffizient von Rotrost nach dem Sandstrahlen (Schuss) ist am höchsten, wird jedoch im Hinblick auf den tatsächlichen Betrieb stark vom Bauniveau beeinflusst. Viele Aufsichtseinheiten Sie alle haben angesprochen, ob der Standard gesenkt werden kann, um die Qualität des Projekts sicherzustellen.
Die Tragfähigkeit des drucktragenden Typs hängt vom Mindestwert der Schertragfähigkeit des Bolzens und der Drucktragfähigkeit des Bolzens ab. Bei nur einer Verbindungsfläche beträgt die Schertragfähigkeit des Reibtyps M16 21,6–45,0 kN, während die Schertragfähigkeit des drucktragenden Typs M16 39,2–48,6 kN beträgt und die Leistung besser ist als die des Reibungstyp.

In Bezug auf die Installation ist das drucktragende Verfahren einfacher und die Verbindungsfläche muss lediglich von Öl und Flugrost gereinigt werden. Die Zugtragfähigkeit entlang der Wellenrichtung ist in der Stahlkonstruktionsnorm sehr interessant. Der Bemessungswert des Reibungstyps entspricht dem 0,8-fachen der Vorspannkraft, und der Bemessungswert des Drucktyps entspricht der wirksamen Fläche der Schraube multipliziert mit dem Bemessungswert der Zugfestigkeit des Materials. Es scheint, dass es einen großen Unterschied gibt, tatsächlich sind die beiden Werte im Grunde gleich.
Bei gleichzeitiger Aufnahme von Scherkraft und Zugkraft in Richtung der Stabachse erfordert der Reibungstyp, dass das Verhältnis der von der Schraube aufgenommenen Scherkraft zur Scherkapazität plus die Summe des Spannungsverhältnisses der aufgenommenen Axialkraft ist Durch die Schraube ist die Zugkapazität kleiner als 1,0, und der Drucktyp erfordert Es ist die Summe des Quadrats des Verhältnisses der Scherkraft zur Scherkapazität der Schraube plus dem Quadrat des Verhältnisses der Axialkraft zur Die Zugfestigkeit der Schraube ist geringer größer als 1,0, d. h. bei gleicher Lastkombination und gleichem Durchmesser des Lagers. Die Sicherheitsreserve der Konstruktion hochfester Schrauben ist höher als die von reibungsbehafteten hochfesten Schrauben.

In Anbetracht dessen, dass bei wiederholter Einwirkung starker Erdbeben die Verbindungsreibungsfläche versagen kann und die Scherkapazität zu diesem Zeitpunkt immer noch von der Scherkapazität des Bolzens und der Druckkapazität der Platte abhängt. Daher legt die seismische Norm die Berechnungsformel für die maximale Scherfestigkeit hochfester Schrauben fest.
Obwohl der drucktragende Typ einen Vorteil hinsichtlich des Konstruktionswerts hat, da er zum Typ des Scherkompressionsversagens gehört, handelt es sich bei den Schraubenlöchern um porenartige Schraubenlöcher, die denen gewöhnlicher Schrauben ähneln, und die Verformung unter Last ist viel größer als die von der Reibungstyp, sodass die hochfesten Schrauben Druck aushalten. Der Typ wird hauptsächlich für nicht-seismische Komponentenverbindungen, nichtdynamische Lastkomponentenverbindungen und sich nicht wiederholende Komponentenverbindungen verwendet.

Auch die normalen Betriebsgrenzzustände dieser beiden Typen sind unterschiedlich:
Die Reibungsverbindung bezieht sich auf den relativen Schlupf der Verbindungsreibungsfläche unter der Grundlastkombination.
Die drucktragende Verbindung bezieht sich auf den relativen Schlupf zwischen den Verbindungsteilen unter der Laststandardkombination;

Gemeinsamer Bolzen
1. Gewöhnliche Schrauben werden in drei Typen unterteilt: A, B und C. Die ersten beiden sind verfeinerte Schrauben, die weniger verwendet werden. Im Allgemeinen beziehen sich normale Schrauben auf gewöhnliche Schrauben der C-Ebene.
2. Bei einigen temporären Verbindungen und Verbindungen, die demontiert werden müssen, werden üblicherweise normale Schrauben der C-Ebene verwendet. Übliche Schrauben, die üblicherweise in Gebäudestrukturen verwendet werden, sind M16, M20, M24. Einige grobe Bolzen in der mechanischen Industrie können einen relativ großen Durchmesser haben und werden für besondere Zwecke verwendet.

Hochfeste Schrauben
3. Das Material hochfester Schrauben unterscheidet sich von gewöhnlichen Schrauben. Für dauerhafte Verbindungen werden in der Regel hochfeste Schrauben verwendet. Üblicherweise werden M16~M30 verwendet. Die Leistung übergroßer hochfester Schrauben ist instabil und sollte mit Vorsicht verwendet werden.
4. Die Bolzenverbindung der Hauptkomponenten der Gebäudestruktur erfolgt im Allgemeinen durch hochfeste Bolzen.
5. Die vom Werk gelieferten hochfesten Schrauben werden nicht in drucktragende oder reibungsbehaftete Schrauben eingeteilt.
6. Handelt es sich um hochfeste Schrauben vom Reibungstyp oder um drucktragende hochfeste Schrauben? Tatsächlich gibt es einen Unterschied in der Entwurfsberechnungsmethode:
1) Bei reibschlüssigen hochfesten Schrauben gilt das Gleiten zwischen den Platten als Grenzzustand der Tragfähigkeit.
2) Bei drucktragenden hochfesten Schrauben gilt das Gleiten zwischen den Platten als Grenzzustand des normalen Gebrauchs und das Versagen der Verbindung als Grenzzustand der Tragfähigkeit.
7. Hochfeste Schrauben vom Reibungstyp können das Potenzial der Schrauben nicht voll ausschöpfen. In praktischen Anwendungen sollten hochfeste Reibungsschrauben für sehr wichtige Strukturen oder Strukturen verwendet werden, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, insbesondere wenn die Last eine Umkehrspannung verursacht. Zu diesem Zeitpunkt kann das ungenutzte Riegelpotenzial als Sicherheitsreserve genutzt werden. An anderen Stellen sollten drucktragende hochfeste Schrauben verwendet werden, um die Kosten zu senken.

Der Unterschied zwischen gewöhnlichen Schrauben und hochfesten Schrauben

8. Gewöhnliche Schrauben können wiederverwendet werden, hochfeste Schrauben können jedoch nicht wiederverwendet werden.
9. Hochfeste Schrauben bestehen im Allgemeinen aus hochfestem Stahl (Nr. 45-Stahl (8,8 s), 20 mm TiB (10,9 s)), bei denen es sich um vorgespannte Schrauben handelt. Beim Reibungstyp wird ein Drehmomentschlüssel verwendet, um die angegebene Vorspannung aufzubringen Der Drucktyp schraubt den Pflaumenblütenkopf ab. Gewöhnliche Schrauben bestehen im Allgemeinen aus gewöhnlichem Stahl (Q235) und müssen nur festgezogen werden.
10. Gewöhnliche Schrauben haben im Allgemeinen die Güteklasse 4,4, 4,8, 5,6 und 8,8. Hochfeste Schrauben haben im Allgemeinen die Güteklasse 8,8 und 10,9, wobei die Güteklasse 10,9 den Großteil ausmacht.
11. Die Schraubenlöcher gewöhnlicher Schrauben sind nicht unbedingt größer als die hochfester Schrauben. Tatsächlich haben gewöhnliche Schrauben relativ kleine Schraubenlöcher.
12. Die Schraubenlöcher der Klassen A und B gewöhnlicher Schrauben sind im Allgemeinen nur 0,3 bis 0,5 mm größer als die Schrauben. Schraubenlöcher der Klasse C sind im Allgemeinen 1,0 bis 1,5 mm größer als Bolzen.
13. Hochfeste Schrauben vom Reibungstyp übertragen Lasten durch Reibung, sodass der Unterschied zwischen der Schraubenstange und dem Schraubenloch 1,5 bis 2,0 mm betragen kann.
14. Die Kraftübertragungseigenschaften von drucktragenden hochfesten Schrauben sollen sicherstellen, dass bei normalem Gebrauch die Scherkraft die Reibungskraft nicht überschreitet, die mit der von hochfesten Schrauben vom Reibungstyp identisch ist. Wenn die Last wieder zunimmt, kommt es zu einem relativen Schlupf zwischen den Verbindungsplatten, und die Verbindung beruht auf der Scherfestigkeit der Schraube und dem Druck der Lochwand, um die Kraft zu übertragen, die mit der von gewöhnlichen Schrauben identisch ist Der Unterschied zwischen der Schraube und dem Schraubenloch ist etwas kleiner, 1,0–1,5 mm.

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