Analisi dei materiali dei bulloni

I bulloni collegano elementi di fissaggio classificati in base alla classe di proprietà meccanica in bulloni ordinari ebulloni ad alta resistenza. Materiali diversi influiscono direttamente sulle prestazioni meccaniche e sulla gamma applicabile di bulloni. Di seguito è riportata un'analisi dei materiali dei bulloni comunemente utilizzati come riferimento per la selezione.

1. Materiali comuni per bulloni ordinari

I bulloni di classe inferiore a 8.8 sono bulloni di resistenza ordinaria, generalmente realizzati con vergella di acciaio a basso o medio tenore di carbonio mediante ricalcatura a freddo e rullatura delle filettature, senza trattamento termico di tempra e rinvenimento. Prendendo come esempio la Classe 4.8 più comunemente utilizzata: la resistenza alla trazione nominale non è inferiore a 400 MPa, il rapporto snervamento a trazione è 0,8 e la resistenza allo snervamento nominale non è inferiore a 400 × 0.8=320 MPa.

I gradi comuni di vergella per bulloni ordinari includono:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Altre vergelle di acciaio al carbonio che soddisfano i requisiti prestazionali

Le vergelle di acciaio al carbonio di cui sopra sono intrinsecamente non magnetiche; le caratteristiche non magnetiche si applicano principalmente aelementi di fissaggio in acciaio inossidabile. Dopo la lavorazione a freddo, gli acciai inossidabili austenitici sviluppano un magnetismo debole: il 304M dopo la lavorazione a freddo ha un magnetismo compreso tra circa 1,6 μ e 2,0 μ, il 304HC tra circa 1,01 μ e 1,6 μ e il Grado 316 dopo la lavorazione a freddo ha un magnetismo inferiore a 1,01 μ.

2. Materiali comuni per bulloni ad alta resistenza

I bulloni ad alta resistenza richiedono materiali con maggiore resistenza alla trazione per soddisfare maggiori esigenze di precarico e portanza. Il trattamento termico di tempra e rinvenimento ha un impatto significativo sulla resistenza del materiale. Dopo la tempra, il 40Cr generalmente non può soddisfare stabilmente i requisiti materiali dei bulloni strutturali ad alta resistenza della Classe 10.9S; in condizioni di ispezione limitate, la durezza superficiale dopo la tempra può essere utilizzata come riferimento preliminare per il grado di resistenza del materiale. Sotto stress elevato, i bulloni ad alta resistenza realizzati con materiali diversi mostrano una diversa resistenza alla frattura ritardata.

2.1 40Bulloni al cromo ad alta resistenza

I bulloni ad alta resistenza 40Cr sono utilizzati principalmente nelle capriate spaziali con giunti sferici. La loro resistenza di progetto è generalmente 390 MPa (d maggiore o uguale a 30 mm) o 430 MPa (d < 30 mm), con sollecitazione di pretrazione relativamente bassa in servizio normale. Quando applicato in condizioni che richiedono un precarico elevato, la resistenza alla frattura ritardata del materiale deve essere attentamente valutata e garantita.

2.2 20Bulloni MnTiB ad alta resistenza

20MnTiB è un acciaio legato al boro a basso tenore di carbonio. Dopo la tempra e il rinvenimento, offre proprietà complete ben bilanciate e la sua resistenza alla frattura ritardata è superiore a quella di 40Cr e 40B, rendendolo adatto per assemblaggi di connessioni di strutture in acciaio ad alto precarico e ad alta sollecitazione.

2.3 Selezione dei materiali consigliati dagli standard

Secondo l'attuale standard nazionale cinese per i grandi ad alta resistenzabullone a testa esagonale, dadi e rondelle per strutture in acciaio, i materiali consigliati per i bulloni di Classe 10.9S sono i seguenti:

Dimensioni inferiori o uguali a M24: 20MnTiB;

Taglia M27–M30: 35VB.

I bulloni ad alta resistenza di grande diametro sono difficili da indurire durante il rinvenimento, quindi è necessario evitare diametri eccessivamente grandi. Se sono necessari bulloni di grande diametro, lo stress di esercizio dovrà essere ridotto di conseguenza e la temprabilità del materiale dovrà essere verificata per soddisfare i requisiti prestazionali della sezione trasversale.

3. Riepilogo

Sia per i bulloni ordinari che per quelli ad alta resistenza, la selezione del materiale influisce direttamente su robustezza, tenacità, resistenza alla fatica, resistenza alla frattura ritardata e gamma di servizi applicabili. Durante la selezione, i tipi di materiali e i processi di trattamento termico corrispondenti devono essere scelti in conformità con la classe di carico, i requisiti di precarico, l'ambiente di servizio e gli standard pertinenti per garantire l'affidabilità del giunto.