Высокие-растяжимые и высокие-болты на железных дорогах

Два термина, два значения

Высоко-болт — это характеристика материала: это означает, что сталь болта обладает высоким сопротивлением разрыву, что количественно определяется пределом прочности на разрыв в МПа. Высокопрочный-болт — это заявление о конструкции: это означает, что болт предназначен для выдерживания нагрузки с силой растяжения, сдвига и изгиба, а в проектировании конструкций это, в частности, означает болт, затянутый в фрикционное-захватное соединение, где нагрузка передается за счет трения между зажатыми пластинами, а не за счет опоры на стержень болта. Поскольку все высоко-болты также прочны с точки зрения конструкции, а многие высоко-болты изготовлены из высоко-стали, на практике эти термины частично совпадают. Эта путаница имеет большое значение для покупателя железной дороги, поскольку болт с повышенной-прочностью может поставляться как конструкционный фрикционный-зажимной болт с различными размерами, а болт, заказанный с высокой-растяжимостью, может поставляться вообще без маркировки класса прочности. В правильной спецификации всегда указывается класс прочности или точные механические требования, а не просто прилагательное.

Классы свойств по ISO 898-1

Механические свойства метрических стальных болтов фиксируются маркировкой классов прочности по ISO 898-1. Первая цифра — одна десятая минимального предела прочности в МПа, вторая цифра — одна десятая отношения текучести к пределу прочности. Таким образом, болт класса 8,8 имеет минимальную прочность на разрыв 800 МПа и предел текучести не менее 640 МПа; класс 10,9 дает прочность на растяжение 1040 МПа и текучесть 940 МПа. В таблице ниже перечислены классы, которые используются при работе на путях и мостах.

Класс указан на головке болта и на гайке для болтов более 5,8, поэтому класс можно проверить при доставке без лабораторных испытаний. Болт без маркировки на головке следует забраковывать для использования на путях,-критических для безопасности. Твердость также является хорошим показателем при доставке: класс 8.8 обычно составляет от 22 до 32 HRC, а класс 10.9 — от 32 до 39 HRC, а несоответствие между маркировкой и твердостью указывает на подделку или смешанный материал.

Какие железнодорожные компоненты используют какой класс

Железнодорожное скрепляющее оборудование распределяется по классам следующим образом. Рыбьи болты, также называемые соединительными болтами, соединяют два конца рельса через накладку; на обычных линиях их уклон обычно составляет от 4,8 до 5,6, тогда как для тяжелых-магистральных и высокоскоростных-временных соединений используется класс 8,8 или выше. Т-болты и анкерные болты эластичных крепежных систем несут предварительную нагрузку системы и обычно составляют 8,8, а для тяжелых-транспортных систем указано значение 10,9. Шипы винтов представляют собой другое семейство компонентов: они ввинчиваются непосредственно в деревянный или пластиковый дюбель шпалы, и их удерживающая способность зависит от сцепления резьбы с основой, а не от поверхности гайки, поэтому они определяются стандартом шипа и материалом шпалы, а не классом прочности болта. Структурные высокопрочные болтовые соединения-появляются в стальных мостах и ​​виадуках, где фрикционное-сцепное соединение проектируется и предварительно нагружено в соответствии со структурными нормами, а класс прочности болта является частью расчета соединения.

Зацепление резьбы и высота гайки

Распространенной ошибкой спецификации является требование чрезмерной длины зацепления резьбы, полагая, что больший контакт резьбы предотвращает зачистку. Инженерное правило другое: стандартная гайка высотой в 0,8 диаметра болта развивает полную растягивающую способность болта, а более длинное зацепление ничего не добавляет к прочности, поскольку слабым местом становится хвостовик болта, а не резьба. Что на самом деле предотвращает зачистку, так это правильная посадка резьбы в соответствии с допусками ISO 965, достаточная твердость гайки относительно болта и чистая, смазанная резьба при затяжке. Для болта диаметром 20 мм высота полнопрочной гайки- составляет около 16 мм, и указание резьбового зацепления в 1,5 раза больше диаметра, как иногда указывается в любительских спецификациях, не является необходимым и может даже вызвать проблемы, поскольку соединение становится чувствительным к наложению допусков. Правильный подход — следовать стандарту на компонент: там определены высота гайки, допуск резьбы и испытание на пробную нагрузку, а сорванная резьба после затяжки является признаком неправильной посадки, неправильной твердости или чрезмерного крутящего момента, а не недостаточного зацепления.

Низкая температура и водородное охрупчивание

Для гусеничных болтов имеют значение две дополнительные точки выбора. В холодных регионах при температуре ниже -40 градусов Цельсия болты из углеродистой стали теряют прочность, и в спецификацию следует добавить требования к ударной нагрузке или перейти к низкому-температурному классу, поскольку хрупкий болт под предварительным натягом может выйти из строя без предупреждения. Напротив, высокопрочные болты-класса 10,9 и выше или с твердостью выше примерно 390 HV подвержены водородному охрупчиванию, если они нанесены гальваническим способом: водород, введенный во время нанесения покрытия, может вызвать замедленное разрушение после установки. Практическое правило состоит в том, чтобы избегать нанесения гальванического покрытия на закаленные болты гусеницы и вместо этого использовать покрытие из чешуек цинка или горячее-оцинкование погружением, а также требовать отжига для устранения-охрупчивания, если гальваническое покрытие неизбежно, в соответствии с практикой ISO 4042. Поэтому покупатель, выбирающий рыболовные болты класса 10.9 для прибрежной линии тяжелого судоходства, должен указать процесс нанесения покрытия, а также класс прочности, поскольку именно они вместе определяют, выдержит ли болт первую зиму.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Является ли высоко-болт тем же самым, что и высоко-болт?

Не совсем. К высокой-прочности относится материал, предел прочности которого составляет 800 МПа или более, класс 8,8 и выше. Высокая-прочность описывает конструктивную роль, включая фрикционные соединения с предварительным натягом. На практике эти термины частично совпадают, поэтому всегда указывайте класс свойства в письменной форме.

В2: Что означает 8,8 на головке болта?

Это класс прочности ISO 898-1: минимальная прочность на разрыв 800 МПа и предел текучести 640 МПа. Маркировка представляет собой одну десятую часть прочности на разрыв, за которой следует одна десятая часть отношения текучести- к пределу прочности.

В3: Какого класса должны быть рыболовные болты?

На обычных путях с шарнирами обычно используется значение от 4,8 до 5,6, тогда как на линиях для тяжелых-магистральных перевозок и линий с интенсивным-движением указано значение 8,8 или выше. Марка должна соответствовать конструкции накладок и техническим характеристикам крутящего момента лески.

В4: Почему закаленные болты трескаются после установки?

Замедленное разрушение класса 10,9 и выше обычно представляет собой водородное охрупчивание в результате гальваники. Решение состоит в том, чтобы использовать цинковые чешуйки или покрытия методом горячего погружения,-которые не содержат водород, или обжигать детали в соответствии со стандартом ISO 4042 после нанесения покрытия.

В5: Какая степень зацепления резьбы необходима для полной прочности?

Примерно в 0,8 раза больше диаметра болта, что соответствует стандартной высоте гайки. Более длительное зацепление не увеличивает предел прочности; правильная посадка и твердость предотвращают снятие изоляции.

Вопрос 6: Как я могу проверить качество доставленных болтов?

Проверьте маркировку головки на соответствие классу прочности, проверьте твердость с помощью портативного тестера и запросите сертификат мельницы с результатами механических испытаний. Немаркированные болты следует забраковывать, поскольку они используются на путях-критических для безопасности.