Bouten met hoge-sterktezijn vervaardigd uit hoog-gelegeerd staal en kunnen een grote voor- aanspanspanning verdragen. Ze worden veel gebruikt voor kritische verbindingen in spoorlijnen, bruggen, staalconstructies, hoge-druk- en ultra-hoge-apparatuur. De breukwijze van bouten met hoge- sterkte is meestal brosse breuk. In drukvaten en hogedrukapparatuur wordt over het algemeen een grote standaard-gespecificeerde voorbelasting toegepast om de algehele afdichtingsprestaties te garanderen.
De verbinding van bouten met hoge sterkte- is afhankelijk van de wrijving tussen de contactoppervlakken van verbonden componenten om relatief verschuiven te voorkomen. Om voldoende anti-glijdende wrijvingskracht te bieden, is het noodzakelijk om de voorspanning van de bout- te verhogen, de klemkracht van de componenten te vergroten en de wrijvingscoëfficiënt van de contactoppervlakken op de juiste manier te verhogen. De klemkracht tussen componenten wordt volledig geleverd door de voorspanning van de bouten. Daarom moet hoog-staal worden gebruikt voor de productie van bouten, wat de essentiële kenmerken van hoge- boutverbindingen definieert.
De wrijvingscoëfficiënt heeft een grote invloed op het draagvermogen van boutverbindingen met hoge- sterkte. Het wordt voornamelijk bepaald door de toestand van het contactoppervlak en het substraatmateriaal van verbonden onderdelen. In de bouw worden contactoppervlakken meestal behandeld door zandstralen en staalborstelen om oxidehuid, olievlekken en onzuiverheden te verwijderen, om de wrijvingscoëfficiënt te verhogen en de stabiliteit van de verbinding te garanderen.
1. Gemeenschappelijke materialen en prestatiekenmerken van bouten met hoge sterkte
De treksterkte, hardheid en uitgebreide mechanische eigenschappen van bouten met hoge- sterkte zijn afhankelijk van substraatmaterialen en afschrik- en ontlaatwarmtebehandelingsprocessen. Conventioneel gehard 40Cr-staal voldoet nauwelijks aan de materiaalprestatie-eisenHoogwaardige bouten van klasse 10.9-onder stabiele omstandigheden. Bij routinematige inspecties kan de treksterkte voorlopig worden beoordeeld aan de hand van de oppervlaktehardheid na warmtebehandeling. Bouten gemaakt van verschillende materialen verschillen duidelijk wat betreft vertraagde breukprestaties en vermoeidheidsprestaties onder hoge- omstandigheden.
40Cr-bouten met hoge-sterkte worden meestal toegepast in rasterconstructies met boutkogelgewrichten met een relatief regelbaar draagvermogen. De ontwerpsterkte is ongeveer 390 MPa voor bouten met een diameter groter dan of gelijk aan 30 mm en 430 MPa voor bouten met een diameter < 30 mm, met lage voorspanspanning onder normale werkomstandigheden. Strikte verificatie van de vertraagde breukweerstand is vereist bij gebruik onder zware werkomstandigheden met hoge voorbelasting en hoge spanning. Over het geheel genomen biedt 20MnTiB-materiaal een betere weerstand tegen vertraagde breuken dan 40Cr en 40B.
In overeenstemming met GB/T 1231 zijn de aanbevolen materialen voor grote zeskantbouten van klasse 10.9S met hoge-sterkte 20MnTiB voor specificaties kleiner dan of gelijk aan M24 en 35VB voor specificaties kleiner dan of gelijk aan M30. Bij bouten met een grote-diameter en hoge- sterkte is het moeilijk om een volledige afschrikpenetratie te bereiken, wat resulteert in een ongekwalificeerde kernsterkte. Daarom moeten te grote bouten met hoge sterkte-worden vermeden in technische toepassingen. Indien nodig moet de ontwerpwerkspanning worden verminderd om de veiligheidsmarge te garanderen.
Ankerbouten en bouten met een speciale- vorm (inclusief GB799 standaard ankerbouten en bouten van het type L-) dekken een specificatiebereik van M6 tot M120 met onbeperkte lengte. Veel voorkomende materialen zijn Q235, 45# staal, Q345B, 40Cr en 35CrMoA. Structurele typen bestaan uit rechte haak-, booghaak-, ankerklauw- en verstijfde ankerplaatstijlen. Onder hen zijn 40Cr en 35CrMoA speciale materialen met hoge-sterkte voor zware-verankering van funderingen van apparatuur en staalconstructies.
2. Bijpassende materialen en implementatienormen voor Torshear-bouten met hoge sterkte
Voor torshear-bouten van klasse 10.9 met hoge- sterkte voor staalconstructies (wrijvings--type verbinding met een standaard wrijvingscoëfficiënt van 0,45), worden de bijpassende materialen als volgt gespecificeerd: boutmateriaal: 20MnTiB; materiaal moer: 15MnVB. Deze bevestigingsconstructie voldoet aan de nationale normGB/T 3632-2008 Torshear-type bout-, moer- en sluitringconstructies met hoge sterkte voor staalconstructies, die moet worden gevolgd bij aanbesteding, inspectie en constructie.
3. Classificatie en criteria van prestatieklassen voor bouten
De mechanische eigenschappen van koolstofstaal enbouten, schroeven en tapeinden van gelegeerd staalzijn ingedeeld in tien standaardcijfers: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 en 12.9. De toepasselijke draaddiameter varieert van 1,6 mm tot 39 mm met een normale bedrijfstemperatuur van -50 graden tot 300 graden. De werktemperatuur van automatenstaal bevestigingsmiddelen mag niet hoger zijn dan 250 graden.
Uniforme brancheclassificatie:Bouten van klasse 8.8 en hoger zijn gemaakt van middelmatig koolstofstaal of laag-gelegeerd staal door middel van een afschrik- en ontlaatwarmtebehandeling, gedefinieerd als bouten met hoge- sterkte; bouten onder klasse 8.8 worden gedefinieerd als gewone bouten.
Elke boutprestatieklasse bestaat uit twee cijfers, die respectievelijk de nominale treksterkte en de vloeigrens weergeven. Dit is een internationaal universele standaard. Bouten van dezelfde kwaliteit leveren gelijkwaardige mechanische eigenschappen, ongeacht het materiaal en de herkomst, dus alleen de prestatieklasse wordt gebruikt voor de ontwerpselectie.
Voorbeeld 1: gewone bout van klasse 4.6
1. Nominale treksterkte: 400 MPa;
2. Opbrengstverhouding: 0,6;
3. Nominale vloeigrens: 400 MPa × 0.6=240 MPa.
Voorbeeld 2: bout met hoge sterkte 10.9- (na warmtebehandeling)
1. Nominale treksterkte: 1000 MPa;
2. Opbrengstverhouding: 0,9;
3. Nominale vloeigrens: 1000 MPa × 0.9=900 MPa.
