Confusão na cadeia de suprimentos: parafusos de alta resistência fornecidos incorretamente à indústria CNC, levantando preocupações de segurança

Parafuso de aperto de fricção de alta resistência, tradução literal em inglês é: parafuso de pré-aperto de fricção de alta resistência, abreviatura em inglês: HSFG. Pode-se ver que os parafusos de alta resistência mencionados em nossa construção chinesa são as abreviaturas de parafusos de pré-carga de fricção de alta resistência. Na comunicação diária, as palavras “Fricção” e “Aderência” são mencionadas apenas brevemente, mas muitos engenheiros e técnicos entenderam mal a definição básica de parafusos de alta resistência.

Mal-entendido:
Parafusos com grau de material superior a 8,8 são “parafusos de alta resistência”?
A principal diferença entre parafusos de alta resistência e parafusos comuns não é a resistência do material usado, mas a forma da força. A essência é aplicar pré-carga e usar atrito estático para resistir ao cisalhamento.
Na verdade, os parafusos de alta resistência (HSFG BOLT) mencionados no padrão britânico e no padrão americano são apenas 8,8 e 10,9 (BS EN 14399 / ASTM-A325 e ASTM-490), enquanto os parafusos comuns incluem 4,6, 5,6, 8,8, 10,9, 12.9, etc. (BS 3692 11 Tabela 2); pode-se observar que a resistência do material não é a chave para distinguir os parafusos de alta resistência dos parafusos comuns.

Compreensão correta de “alta resistência”, onde está a força
De acordo com GB50017, calcule a resistência à tração e ao cisalhamento de um único parafuso comum (Tipo B) grau 8,8 e parafuso de alta resistência grau 8,8.
Através do cálculo, podemos ver que sob o mesmo grau, o projeto eserviço cnc de alumínioos valores de resistência à tração e ao cisalhamento dos parafusos comuns são superiores aos dos parafusos de alta resistência.

Então, onde está o “forte” dos parafusos de alta resistência?
Para responder a esta questão, é necessário começar com o estado de funcionamento do projeto dos dois parafusos, estudar a lei da deformação elástico-plástica e compreender o estado limite no momento da falha do projeto.
Curvas tensão-deformação de parafusos comuns e parafusos de alta resistência sob condições de trabalho

Estado limite na falha de projeto
Parafusos comuns: A deformação plástica do próprio parafuso excede a tolerância do projeto e o parafuso é danificado por cisalhamento.
Para conexão de parafuso comum, ocorrerá deslizamento relativo entre as placas de conexão antes que a força de cisalhamento comece a suportar e, então, a haste do parafuso e a placa de conexão entrem em contato, ocorre deformação elástico-plástica e a força de cisalhamento é suportada.
Parafusos de alta resistência: O atrito estático entre as superfícies de atrito efetivas é superado e ocorre o deslocamento relativo das duas placas de aço, que é considerado danificado nas considerações de projeto.
Na conexão parafusada de alta resistência, a força de atrito suporta primeiro a força de cisalhamento. Quando a carga aumenta a ponto de a força de atrito não ser suficiente para resistir à força de cisalhamento, a força de atrito estático é superada e ocorre o deslizamento relativo da placa de conexão (estado limite). Porém, embora esteja danificada neste momento, a haste do parafuso está em contato com a placa de conexão e ainda pode usar sua própria deformação elástico-plástica para suportar a força de cisalhamento.

Mal-entendido 2:
A capacidade de carga dos parafusos de alta resistência é maior que a dos parafusos comuns. É “alta resistência”?
Pode-se observar a partir do cálculo de um único parafuso que a resistência de projeto dos parafusos de alta resistência à tração e ao cisalhamento é menor do que a dos parafusos comuns. Sua essência de alta resistência é: durante a operação normal, os nós não podem apresentar nenhum deslizamento relativo, ou seja, a deformação elástico-plástica é pequena e a rigidez do nó é grande.
Pode-se observar que, no caso de uma determinada carga de nó de projeto, um nó projetado com parafusos de alta resistência pode não necessariamente economizar o número de parafusos utilizados, mas possui pequena deformação, alta rigidez e alta reserva de segurança. É adequado para vigas principais e outros locais que exigem alta rigidez dos nós e está em conformidade com o princípio básico de projeto sísmico de “nós fortes, membros fracos”.
A resistência dos parafusos de alta resistência não reside no valor de projeto de sua própria capacidade de carga, mas na alta rigidez de seus nós de projeto, alto desempenho de segurança e forte resistência a danos.

Comparação de parafusos de alta resistência e parafusos comuns

Os parafusos comuns e os parafusos de alta resistência são muito diferentes nos métodos de inspeção de construção devido aos seus diferentes princípios de design.

Os requisitos de desempenho mecânico dos parafusos comuns do mesmo tipo são ligeiramente superiores aos dos parafusos de alta resistência, mas os parafusos de alta resistência têm um requisito de aceitação a mais para energia de impacto do que os parafusos comuns.

A marcação de parafusos comuns e de alta resistência é o método básico para identificação no local de parafusos do mesmo tipo. Como os valores calculados para o valor do torque dos parafusos de alta resistência nas normas britânicas e americanas não são iguais, também é necessário identificar os parafusos das duas normas.
Parafusos de alta resistência: (M24, L60, grau 8.8)

Parafusos comuns: (M24, L60, grau 8.8)

Pode-se observar que os parafusos comuns custam cerca de 70% do preço dos parafusos de alta resistência. Combinado com a comparação de seus requisitos de aceitação, pode-se concluir que a parte premium deve ser para garantir o desempenho da energia de impacto (tenacidade) do material.

Resumir
Para um problema aparentemente simples, não é simples ter uma compreensão profunda, abrangente e correta de sua essência. A definição, o significado e a profunda diferença entre parafusos de alta resistência e parafusos comuns são a premissa básica para entendermos corretamente, usarmos parafusos de alta resistência e realizarmos o gerenciamento da construção.

Visualizar:

1) De fato, é afirmado em alguns livros sobre estrutura de aço que parafusos de alta resistência referem-se a parafusos cuja resistência excede 8,8 graus. Para este ponto de vista, em primeiro lugar, os padrões anglo-americanos não o suportam e não existe uma definição de “forte” e “fraco” para um determinado nível de força. Em segundo lugar, não atende aos “parafusos de alta resistência” mencionados em nosso trabalho.
2) Para conveniência de comparação, a tensão de grupos de parafusos complexos não é considerada aqui.
3) A força de suporte de pressão do parafuso também é considerada no projeto do parafuso de alta resistência de suporte de pressão, que será apresentado em detalhes a seguir “Comparação de parafusos de alta resistência de suporte de pressão e de fricção”.

Quanto você sabe sobre parafusos de alta resistência?
O nome completo dos parafusos de alta resistência em produção é chamado de par de conexão de parafuso de alta resistência e geralmente não é chamado de parafuso de alta resistência.
De acordo com as características de instalação, é dividido em: parafusos sextavados grandes e parafusos de cisalhamento torcional. Dentre eles, o tipo cisalhamento torcional é utilizado apenas no nível 10.9.
De acordo com o grau de desempenho dos parafusos de alta resistência, ele é dividido em: 8,8 e 10,9. Entre eles, existem apenas grandes parafusos hexagonais de alta resistência na classe 8.8. No método de marcação, o número antes da vírgula indica a resistência à tração após tratamento térmico; o número após a vírgula decimal indica a relação de rendimento, ou seja, a relação entre o valor medido da resistência ao escoamento e o valor medido da resistência à tração final. . Grau 8,8 significa que a resistência à tração do eixo do parafuso não é inferior a 800MPa e a taxa de rendimento é de 0,8; O grau 10.9 significa que a resistência à tração do eixo do parafuso não é inferior a 1000MPa e a taxa de rendimento é de 0,9.

Os diâmetros dos parafusos de alta resistência no projeto estrutural geralmente incluem M16/M20/M22/M24/M27/M30, mas M22/M27 é a série de segunda escolha e M16/M20/M24/M30 é a escolha principal em circunstâncias normais.
Em termos de projeto de cisalhamento, os parafusos de alta resistência são divididos em: tipo de rolamento de pressão de parafuso de alta resistência e tipo de fricção de parafuso de alta resistência de acordo com os requisitos do projeto.
A capacidade de carga do tipo de fricção depende do coeficiente antiderrapante da superfície de fricção de transmissão de força e do número de superfícies de fricção. O coeficiente de atrito da ferrugem vermelha após o jato de areia (tiro) é o mais alto, mas é muito afetado pelo nível de construção em termos de operação real. Muitas unidades de supervisão Todos levantaram se o padrão pode ser reduzido para garantir a qualidade do projeto.
A capacidade de carga do tipo de suporte de pressão depende do valor mínimo da capacidade de cisalhamento do parafuso e da capacidade de suporte de pressão do parafuso. No caso de apenas uma superfície de conexão, a capacidade de suporte de cisalhamento do tipo de fricção M16 é de 21,6-45,0 kN, enquanto a capacidade de cisalhamento do tipo de suporte de pressão M16 é de 39,2-48,6 kN, e o desempenho é melhor que o do tipo de fricção.

Em termos de instalação, o processo do tipo mancal de pressão é mais simples e a superfície de conexão só precisa ser limpa de óleo e ferrugem flutuante. A capacidade de suporte à tração ao longo da direção do eixo é muito interessante no código de estruturas de aço. O valor de projeto do tipo de fricção é igual a 0,8 vezes a força de pré-tensão, e o valor de projeto do tipo de pressão é igual à área efetiva do parafuso multiplicada pelo valor de projeto da resistência à tração do material. Parece que há uma grande diferença, na verdade, os dois valores são basicamente iguais.
Ao suportar a força de cisalhamento e a força de tração na direção do eixo da haste ao mesmo tempo, o tipo de fricção exige que a relação entre a força de cisalhamento suportada pelo parafuso e a capacidade de cisalhamento mais a soma da relação de tensão da força axial suportada pelo parafuso para a capacidade de tração é menor que 1,0, e o tipo de pressão requer É a soma do quadrado da razão entre a força de cisalhamento e a capacidade de cisalhamento do parafuso mais o quadrado da razão entre a força axial e o capacidade de tração do parafuso é menor que 1,0, ou seja, sob a mesma combinação de carga, o mesmo diâmetro do rolamento. A reserva de segurança do projeto de parafusos de alta resistência é maior do que a dos parafusos de alta resistência do tipo fricção.

Considerando que sob a ação repetida de fortes terremotos, a superfície de atrito da conexão pode falhar, e a capacidade de cisalhamento neste momento ainda depende da capacidade de cisalhamento do parafuso e da capacidade de pressão da placa. Portanto, o código sísmico estipula a capacidade de cisalhamento final de parafusos de alta resistência. Fórmula de cálculo da capacidade de carga.
Embora o tipo de rolamento de pressão tenha uma vantagem no valor do projeto, porque pertence ao tipo de falha por cisalhamento-compressão, os furos dos parafusos são furos dos parafusos do tipo poro semelhantes aos parafusos comuns, e a deformação sob carga é muito maior do que a de o tipo de fricção, de modo que os parafusos de alta resistência suportam pressão. O tipo é usado principalmente para conexões de componentes não sísmicas, conexões de componentes de carga não dinâmicas e conexões de componentes não repetitivas.

Os estados limites de serviço normais destes dois tipos também são diferentes:
A conexão do tipo fricção refere-se ao deslizamento relativo da superfície de fricção da conexão sob a combinação básica de cargas;
A conexão de suporte de pressão refere-se ao deslizamento relativo entre as peças de conexão sob a combinação padrão de carga;

Parafuso comum
1. Os parafusos comuns são divididos em três tipos: A, B e C. Os dois primeiros são parafusos refinados, menos utilizados. De modo geral, os parafusos comuns referem-se aos parafusos comuns de nível C.
2. Em algumas conexões temporárias e conexões que precisam ser desmontadas, parafusos comuns de nível C são comumente usados. Os parafusos comuns comumente usados ​​em estruturas de edifícios são M16, M20, M24. Alguns parafusos ásperos na indústria mecânica podem ter um diâmetro relativamente grande e são usados ​​para fins especiais.

Parafusos de alta resistência
3. O material dos parafusos de alta resistência é diferente dos parafusos comuns. Parafusos de alta resistência são geralmente usados ​​para conexões permanentes. Comumente usados ​​são M16 ~ M30. O desempenho de parafusos superdimensionados de alta resistência é instável e deve ser usado com cautela.
4. A conexão aparafusada dos principais componentes da estrutura do edifício é geralmente conectada por parafusos de alta resistência.
5. Os parafusos de alta resistência entregues pela fábrica não são classificados em rolamentos de pressão ou de fricção.
6. São parafusos de alta resistência do tipo fricção ou parafusos de alta resistência que suportam pressão? Na verdade, há uma diferença no método de cálculo do projeto:
1) Para parafusos de alta resistência do tipo fricção, o deslizamento entre as placas é considerado o estado limite da capacidade de carga.
2) Para parafusos de alta resistência que suportam pressão, o deslizamento entre as placas é considerado o estado limite de uso normal e a falha da conexão é considerada o estado limite da capacidade de carga.
7. Os parafusos de alta resistência do tipo fricção não podem dar plena folga ao potencial dos parafusos. Em aplicações práticas, parafusos de alta resistência do tipo fricção devem ser usados ​​para estruturas muito importantes ou estruturas sujeitas a cargas dinâmicas, especialmente quando a carga causa tensão reversa. Neste momento, o potencial do parafuso não utilizado pode ser usado como reserva de segurança. Em outros lugares, parafusos de alta resistência e suporte de pressão devem ser usados ​​para reduzir o custo.

A diferença entre parafusos comuns e parafusos de alta resistência

8. Os parafusos comuns podem ser reutilizados, mas os parafusos de alta resistência não podem ser reutilizados.
9. Os parafusos de alta resistência são geralmente feitos de aço de alta resistência (aço nº 45 (8,8s), 20MmTiB (10,9S), que são parafusos protendidos. O tipo de fricção usa uma chave dinamométrica para aplicar o pré-esforço especificado e o o tipo de pressão desparafusa a cabeça da flor de ameixa. Os parafusos comuns são geralmente feitos de aço comum (Q235) e só precisam ser apertados.
10. Os parafusos comuns são geralmente grau 4.4, grau 4.8, grau 5.6 e grau 8.8. Os parafusos de alta resistência são geralmente de grau 8,8 e grau 10,9, dos quais o grau 10,9 é a maioria.
11. Os orifícios dos parafusos comuns não são necessariamente maiores do que os dos parafusos de alta resistência. Na verdade, os parafusos comuns têm orifícios relativamente pequenos.
12. Os orifícios dos parafusos dos graus A e B dos parafusos comuns são geralmente apenas 0,3 ~ 0,5 mm maiores que os parafusos. Os orifícios dos parafusos Classe C são geralmente 1,0 ~ 1,5 mm maiores que os parafusos.
13. Os parafusos de alta resistência do tipo fricção transmitem cargas por fricção, de modo que a diferença entre a haste do parafuso e o orifício do parafuso pode atingir 1,5-2,0 mm.
14. As características de transmissão de força dos parafusos de alta resistência que suportam pressão são para garantir que, sob uso normal, a força de cisalhamento não exceda a força de atrito, que é a mesma dos parafusos de alta resistência do tipo fricção. Quando a carga aumenta novamente, ocorrerá deslizamento relativo entre as placas de conexão, e a conexão depende da resistência ao cisalhamento do parafuso e da pressão da parede do furo para transmitir a força, que é a mesma dos parafusos comuns, então o a diferença entre o parafuso e o orifício do parafuso é um pouco menor, 1,0-1,5 mm.

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