Mélange de chaînes d'approvisionnement : des boulons à haute résistance fournis de manière incorrecte à l'industrie des CNC, soulevant des problèmes de sécurité

Boulon à friction à haute résistance, traduction littérale en anglais est : boulon de pré-serrage à friction à haute résistance, abréviation anglaise : HSFG. On peut voir que les boulons à haute résistance mentionnés dans notre construction chinoise sont les abréviations de boulons à précharge de friction à haute résistance. Dans la communication quotidienne, les mots « Friction » et « Grip » ne sont que brièvement mentionnés, mais de nombreux ingénieurs et techniciens ont mal compris la définition de base des boulons à haute résistance.

Premier malentendu :
Les boulons dont la qualité du matériau dépasse 8,8 sont des « boulons à haute résistance » ?
La principale différence entre les boulons à haute résistance et les boulons ordinaires ne réside pas dans la résistance du matériau utilisé, mais dans la forme de la force. L'essentiel est de savoir s'il faut appliquer une précharge et utiliser la friction statique pour résister au cisaillement.
En fait, les boulons à haute résistance (HSFG BOLT) mentionnés dans la norme britannique et la norme américaine ne sont que de 8,8 et 10,9 (BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490), alors que les boulons ordinaires incluent 4,6, 5,6, 8,8, 10,9, 12.9, etc. (BS 3692 11 Tableau 2) ; on peut voir que la résistance du matériau n'est pas la clé pour distinguer les boulons à haute résistance des boulons ordinaires.

Compréhension correcte de « haute résistance », où est la force
Selon GB50017, calculez la résistance à la traction et au cisaillement d'un seul boulon ordinaire (type B) de qualité 8,8 et d'un boulon à haute résistance de qualité 8,8.
Par le calcul, nous pouvons constater que sous un même grade, la conception etservice CNC en aluminiumles valeurs de résistance à la traction et de résistance au cisaillement des boulons ordinaires sont supérieures à celles des boulons à haute résistance.

Alors, où est le « fort » des boulons à haute résistance ?
Afin de répondre à cette question, il est nécessaire de commencer par l'état de fonctionnement de conception des deux boulons, d'étudier la loi de déformation élasto-plastique et de comprendre l'état limite au moment de la défaillance de conception.
Courbes contrainte-déformation des boulons ordinaires et des boulons à haute résistance dans des conditions de travail

État limite en cas de défaillance de conception
Boulons ordinaires : la déformation plastique de la vis elle-même dépasse la tolérance de conception et la vis est endommagée par le cisaillement.
Pour une connexion par boulon ordinaire, un glissement relatif se produira entre les plaques de connexion avant que la force de cisaillement ne commence à s'appliquer, puis la tige du boulon et la plaque de connexion entrent en contact, une déformation élastique-plastique se produit et la force de cisaillement est supportée.
Boulons à haute résistance : le frottement statique entre les surfaces de friction efficaces est surmonté et le déplacement relatif des deux plaques d'acier se produit, ce qui est considéré comme endommagé dans les considérations de conception.
Dans les assemblages boulonnés à haute résistance, la force de frottement supporte d'abord la force de cisaillement. Lorsque la charge augmente au point où la force de frottement n'est pas suffisante pour résister à la force de cisaillement, la force de frottement statique est surmontée et le glissement relatif de la plaque de connexion se produit (état limite). Cependant, bien qu'elle soit endommagée à ce moment-là, la tige du boulon est en contact avec la plaque de connexion et elle peut toujours utiliser sa propre déformation élasto-plastique pour résister à la force de cisaillement.

Malentendu 2 :
La capacité portante des boulons à haute résistance est supérieure à celle des boulons ordinaires. Est-ce « haute résistance » ?
Il ressort du calcul d'un seul boulon que la résistance de conception des boulons à haute résistance en traction et en cisaillement est inférieure à celle des boulons ordinaires. Son essence à haute résistance est la suivante : pendant le fonctionnement normal, les nœuds ne peuvent subir aucun glissement relatif, c'est-à-dire que la déformation élasto-plastique est faible et la rigidité des nœuds est grande.
On peut voir que dans le cas d'une charge de nœud de conception donnée, un nœud conçu avec des boulons à haute résistance ne permet pas nécessairement d'économiser le nombre de boulons utilisés, mais il présente une faible déformation, une rigidité élevée et une réserve de sécurité élevée. Il convient aux poutres principales et à d'autres emplacements qui nécessitent une rigidité élevée des nœuds, et est conforme au principe de base de conception sismique « nœuds forts, éléments faibles ».
La force des boulons à haute résistance ne réside pas dans la valeur de conception de leur propre capacité portante, mais dans la rigidité élevée de leurs nœuds de conception, leurs performances de sécurité élevées et leur forte résistance aux dommages.

Comparaison des boulons à haute résistance et des boulons ordinaires

Les boulons ordinaires et les boulons à haute résistance sont très différents dans les méthodes d'inspection de construction en raison de leurs principes de conception différents.

Les exigences de performance mécanique des boulons ordinaires de même qualité sont légèrement supérieures à celles des boulons à haute résistance, mais les boulons à haute résistance ont une exigence d'acceptation de plus en matière d'énergie d'impact que les boulons ordinaires.

Le marquage des boulons ordinaires et des boulons à haute résistance constitue la méthode de base pour l'identification sur site des boulons de même qualité. Étant donné que les valeurs calculées pour la valeur de couple des boulons à haute résistance dans les normes britanniques et américaines ne sont pas les mêmes, il est également nécessaire d'identifier les boulons des deux normes.
Boulons haute résistance : (M24, L60, grade 8.8)

Boulons ordinaires : (M24, L60, grade 8.8)

On peut voir que les boulons ordinaires coûtent environ 70 % du prix des boulons à haute résistance. En combinaison avec la comparaison de leurs exigences d'acceptation, on peut conclure que l'élément primordial devrait être de garantir les performances en matière d'énergie d'impact (ténacité) du matériau.

Résumer
Pour un problème apparemment simple, il n’est pas simple d’avoir une compréhension profonde, complète et correcte de son essence. La définition, la signification et la différence profonde entre les boulons à haute résistance et les boulons ordinaires sont la prémisse de base qui nous permet de comprendre correctement, d'utiliser des boulons à haute résistance et d'effectuer la gestion de la construction.

Voir:

1) Il est en effet indiqué dans certains livres sur les structures en acier que les boulons à haute résistance font référence aux boulons dont la résistance dépasse 8,8 qualités. De ce point de vue, tout d’abord, les standards anglo-américains ne le soutiennent pas, et il n’existe pas de définition de « fort » et de « faible » pour un certain niveau de force. Deuxièmement, il ne répond pas aux « boulons à haute résistance » mentionnés dans nos travaux.
2) Pour faciliter la comparaison, la contrainte des groupes de boulons complexes n'est pas prise en compte ici.
3) La force de pression de la vis est également prise en compte dans la conception du boulon à haute résistance sous pression, qui sera présenté en détail dans la « Comparaison des boulons à haute résistance sous pression et à friction ».

Que savez-vous des boulons à haute résistance ?
Le nom complet des boulons à haute résistance en production est appelé paire de connexions de boulons à haute résistance, et il n'est généralement pas appelé boulons à haute résistance pour faire court.
Selon les caractéristiques d'installation, il est divisé en : gros boulons à tête hexagonale et boulons de cisaillement de torsion. Parmi eux, le type de cisaillement de torsion n’est utilisé qu’au niveau 10.9.
Selon le niveau de performance des boulons à haute résistance, il est divisé en : 8,8 et 10,9. Parmi eux, il n'y a que de gros boulons hexagonaux à haute résistance de grade 8.8. Dans la méthode de marquage, le nombre avant le point décimal indique la résistance à la traction après traitement thermique ; le nombre après la virgule indique le taux d'élasticité, c'est-à-dire le rapport entre la valeur mesurée de la limite d'élasticité et la valeur mesurée de la résistance à la traction ultime. . La qualité 8,8 signifie que la résistance à la traction de la tige du boulon n'est pas inférieure à 800 MPa et que le taux d'élasticité est de 0,8 ; La qualité 10,9 signifie que la résistance à la traction de la tige du boulon n'est pas inférieure à 1 000 MPa et que le taux d'élasticité est de 0,9.

Les diamètres des boulons à haute résistance dans la conception structurelle incluent généralement M16/M20/M22/M24/M27/M30, mais M22/M27 est la série de deuxième choix et M16/M20/M24/M30 est le choix principal dans des circonstances normales.
En termes de conception au cisaillement, les boulons à haute résistance sont divisés en : type à boulon à haute résistance avec roulement de pression et type à friction de boulon à haute résistance selon les exigences de conception.
La capacité portante du type de friction dépend du coefficient antidérapant de la surface de friction de transmission de force et du nombre de surfaces de friction. Le coefficient de frottement de la rouille rouge après sablage (grenaille) est le plus élevé, mais il est grandement affecté par le niveau de construction en termes de fonctionnement réel. De nombreuses unités de supervision Ils ont tous demandé si le niveau pouvait être abaissé pour garantir la qualité du projet.
La capacité de charge du type résistant à la pression dépend de la valeur minimale de la capacité de cisaillement du boulon et de la capacité de charge du boulon. Dans le cas d'une seule surface de connexion, la capacité portante en cisaillement du type à friction M16 est de 21,6 à 45,0 kN, tandis que la capacité de cisaillement du type à pression M16 est de 39,2 à 48,6 kN et les performances sont meilleures que celles du type à pression M16. type de frottement.

En termes d'installation, le processus de type sous pression est plus simple et la surface de connexion n'a besoin que d'être nettoyée de l'huile et de la rouille flottante. La capacité portante en traction dans la direction de l’arbre est très intéressante dans le code des structures en acier. La valeur de conception du type à friction est égale à 0,8 fois la force de pré-tension, et la valeur de conception du type à pression est égale à la surface effective de la vis multipliée par la valeur de conception de la résistance à la traction du matériau. Il semble qu'il y ait une grande différence, en fait, les deux valeurs sont fondamentalement les mêmes.
Lorsque l'on supporte simultanément une force de cisaillement et une force de traction dans la direction de l'axe de la tige, le type de friction nécessite que le rapport de la force de cisaillement supportée par le boulon à la capacité de cisaillement plus la somme du rapport de contrainte de la force axiale supportée. par la vis à la capacité de traction est inférieure à 1,0, et le type de pression nécessite C'est la somme du carré du rapport de la force de cisaillement à la capacité de cisaillement du boulon plus le carré du rapport de la force axiale à la capacité de traction de la vis est inférieur à 1,0, c'est-à-dire que sous la même combinaison de charges, le même diamètre du roulement. La réserve de sécurité de la conception des boulons à haute résistance est supérieure à celle des boulons à haute résistance de type friction.

Considérant que sous l'action répétée de forts tremblements de terre, la surface de friction de la connexion peut se rompre et que la capacité de cisaillement à ce moment dépend toujours de la capacité de cisaillement du boulon et de la capacité de pression de la plaque. Par conséquent, le code sismique stipule la capacité de cisaillement ultime des boulons à haute résistance Formule de calcul de la capacité portante.
Bien que le type à pression présente un avantage en termes de valeur de conception, car il appartient au type de rupture par cisaillement-compression, les trous de boulons sont des trous de boulons de type poreux similaires aux boulons ordinaires, et la déformation sous charge est beaucoup plus grande que celle de le type à friction, de sorte que les boulons à haute résistance supportent la pression. Le type est principalement utilisé pour les connexions de composants non sismiques, les connexions de composants à charge non dynamique et les connexions de composants non répétitives.

Les états limites de service normal de ces deux types sont également différents :
La connexion de type friction fait référence au glissement relatif de la surface de friction de connexion sous la combinaison de base de charges ;
La connexion sous pression fait référence au glissement relatif entre les pièces de connexion sous la combinaison standard de charge ;

Boulon commun
1. Les boulons ordinaires sont divisés en trois types : A, B et C. Les deux premiers sont des boulons raffinés, moins utilisés. De manière générale, les boulons ordinaires font référence aux boulons ordinaires de niveau C.
2. Dans certaines connexions temporaires et connexions qui doivent être démontées, des boulons ordinaires de niveau C sont couramment utilisés. Les boulons courants couramment utilisés dans les structures de bâtiment sont M16, M20, M24. Certains boulons bruts de l'industrie mécanique peuvent avoir un diamètre relativement grand et sont utilisés à des fins spéciales.

Boulons haute résistance
3. Le matériau des boulons à haute résistance est différent de celui des boulons ordinaires. Les boulons à haute résistance sont généralement utilisés pour les connexions permanentes. Les M16 ~ M30 sont couramment utilisés. Les performances des boulons surdimensionnés à haute résistance sont instables et doivent être utilisées avec prudence.
4. La connexion par boulons des principaux composants de la structure du bâtiment est généralement reliée par des boulons à haute résistance.
5. Les boulons à haute résistance livrés par l'usine ne sont pas classés en type à pression ou à friction.
6. S'agit-il de boulons à haute résistance à friction ou de boulons à haute résistance résistant à la pression ? En fait, il existe une différence dans la méthode de calcul de conception :
1) Pour les boulons à haute résistance à friction, le glissement entre les plaques est considéré comme l'état limite de la capacité portante.
2) Pour les boulons à haute résistance sous pression, le glissement entre les plaques est considéré comme l'état limite d'utilisation normale, et la défaillance de la connexion est considérée comme l'état limite de capacité portante.
7. Les boulons à haute résistance de type à friction ne peuvent pas exploiter pleinement leur potentiel. Dans les applications pratiques, les boulons à haute résistance de type friction doivent être utilisés pour des structures très importantes ou des structures soumises à des charges dynamiques, en particulier lorsque la charge provoque une contrainte inverse. À ce stade, le potentiel de boulon inutilisé peut être utilisé comme réserve de sécurité. Dans d’autres endroits, des boulons à haute résistance résistant à la pression doivent être utilisés pour réduire les coûts.

La différence entre les boulons ordinaires et les boulons à haute résistance

8. Les boulons ordinaires peuvent être réutilisés, mais les boulons à haute résistance ne peuvent pas être réutilisés.
9. Les boulons à haute résistance sont généralement fabriqués en acier à haute résistance (acier n° 45 (8,8s), 20MmTiB (10,9S), qui sont des boulons précontraints. Le type à friction utilise une clé dynamométrique pour appliquer la précontrainte spécifiée, et le Le type à pression dévisse la tête en fleur de prunier. Les boulons ordinaires sont généralement en acier ordinaire (Q235) et doivent seulement être serrés.
10. Les boulons ordinaires sont généralement de grade 4.4, grade 4.8, grade 5.6 et grade 8.8. Les boulons à haute résistance sont généralement de grade 8,8 et 10,9, dont le grade 10,9 est majoritaire.
11. Les trous de vis des boulons ordinaires ne sont pas nécessairement plus grands que ceux des boulons à haute résistance. En fait, les boulons ordinaires ont des trous de vis relativement petits.
12. Les trous de vis des boulons ordinaires de qualité A et B ne sont généralement que 0,3 à 0,5 mm plus grands que les boulons. Les trous de vis de classe C sont généralement 1,0 à 1,5 mm plus grands que les boulons.
13. Les boulons à haute résistance de type friction transmettent les charges par friction, de sorte que la différence entre la tige de vis et le trou de vis peut atteindre 1,5 à 2,0 mm.
14. Les caractéristiques de transmission de force des boulons à haute résistance soumis à pression doivent garantir que dans des conditions normales d'utilisation, la force de cisaillement ne dépasse pas la force de frottement, qui est la même que celle des boulons à haute résistance de type à friction. Lorsque la charge augmente à nouveau, un glissement relatif se produit entre les plaques de connexion, et la connexion repose sur la résistance au cisaillement de la vis et la pression de la paroi du trou pour transmettre la force, qui est la même que celle des boulons ordinaires, de sorte que le la différence entre la vis et le trou de vis est légèrement plus petite, 1,0-1,5 mm.

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