Jednym z najważniejszych aspektów łączenia dwóch elementów jest dobór odpowiedniej śruby. Te różnią się od siebie pod wieloma względami, od rodzaju i kształtu, poprzez długość, aż po twardość materiału, z którego zostały wykonane. Różnice te wynikają z konkretnego przeznaczenia poszczególnych śrub – części o odmiennych parametrach znajdują różne zastosowanie i sprawdzają się dobrze w innych rodzajach połączeń. Jednak podczas gdy długość śruby, rodzaj gwintu lub kształt łba można zobaczyć gołym okiem, albo ewentualnie zmierzyć, różnice w twardości są bardzo trudne do zauważenia. Z tego powodu klasa twardości śruby jest zwykle wybita na jej łbie. Pozwala to na łatwe odczytanie tej informacji, co pozwala dobrać część odpowiednią do tworzonego połączenia.
Co oznaczają klasy twardości śrub?
Prawidłowe odczytanie klasy twardości śruby wymaga wiedzy dotyczącej jej oznaczania. Robi się to przy pomocy połączenia litery oraz dwóch cyfr. Litery od A do C wskazują dokładność wykonania elementu. Ich znaczenie jest następujące:
- A – element dokładny
- B – element średnio dokładny
- C – element zgrubny
Po tym symbolu występują dwie cyfry rozdzielone kropką. Służą one do pokazania twardości materiału. Pierwsza cyfra oznacza minimalną wytrzymałość na rozciąganie, Rm. Odpowiada naprężeniu, które jest w stanie znieść śruba, nim zostanie zerwana. Wyraża się je w Megapaskalach (MPa). Dla uproszczenia zapisu w oznaczeniu klasy twardości liczba ta występuje podzielona przez 100. Tak więc 1 oznacza 100 MPa.
Parametr ten jest mocno związany z kolejnym. Druga cyfra oznacza granicę plastyczności, Re. Jest to naprężenie, pod wpływem którego śruba zacznie się nieodwracalnie odkształcać. 1 oznacza w tym przypadku 10% wartości Rm, czyli pierwszej cyfry. Jeśli więc Rm wynosi 5, a Re 6, oznacza to, że śruba może się zerwać pod wpływem naprężenia w wysokości 500 MPa, a zacznie nieodwracalnie się odkształcać pod wpływem 60% tej wartości, czyli 300 MPa.
Jakie wyróżniamy klasy twardości śrub?
Podstawowe twardości śrub wprowadzonych do obiegu w naszym kraju zostały ustandaryzowane przez Polską Normę PN-M-82084. Zgodnie z nią wyróżnia się 10 podstawowych klas twardości śrub: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Zasadniczo im wyższe są te liczby, tym śruba jest twardsza i bardziej wytrzymała na rozciąganie, a im wcześniej poprzedzająca je litera występuje w polskim alfabecie, z tym większą dokładnością została wykonana.
Znaczenie klasy twardości w praktyce
Klasy twardości śrub mają bezpośredni wpływ na ich zastosowanie w różnych konstrukcjach. Śruby o wyższej klasie twardości są używane tam, gdzie wymagana jest większa wytrzymałość na rozciąganie i odporność na odkształcenia. Przykładowo, w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, gdzie bezpieczeństwo i niezawodność są kluczowe, stosuje się śruby o wyższych klasach twardości. Z kolei w mniej wymagających zastosowaniach, takich jak montaż mebli czy lekkie konstrukcje budowlane, wystarczające są śruby o niższych klasach twardości.
Dobór śrub w zależności od materiału
Materiał, z którego wykonane są łączone elementy, również determinuje wybór odpowiedniej klasy twardości śruby. Na przykład, przy łączeniu elementów stalowych, które same w sobie są bardzo wytrzymałe, konieczne jest użycie śrub o wysokiej klasie twardości. Natomiast przy materiałach bardziej miękkich, takich jak drewno czy tworzywa sztuczne, można zastosować śruby o niższej klasie twardości. W ten sposób unika się uszkodzenia łączonych elementów i zapewnia odpowiednią trwałość połączenia.
Proces produkcji a klasa twardości
Proces produkcji śrub ma znaczący wpływ na ich klasę twardości. Śruby o wyższych klasach twardości poddawane są specjalnym procesom obróbki cieplnej, takim jak hartowanie i odpuszczanie. Dzięki temu zyskują one większą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na zmęczenie materiału. Z kolei śruby o niższych klasach twardości mogą być produkowane w prostszy sposób, co przekłada się na ich niższą cenę. Wybór odpowiedniej technologii produkcji jest więc kluczowy dla osiągnięcia pożądanych właściwości mechanicznych śrub.
Normy i certyfikacja
Normy dotyczące klasy twardości śrub są istotne nie tylko z punktu widzenia producentów, ale także użytkowników końcowych. Certyfikacja zgodna z normami takimi jak Polska Norma PN-M-82084 zapewnia, że śruby spełniają określone wymagania jakościowe i wytrzymałościowe. Dzięki temu użytkownicy mogą być pewni, że zakupione przez nich śruby będą odpowiednie do zamierzonych zastosowań. Regularne kontrole jakości i testy wytrzymałościowe są nieodzownym elementem procesu produkcji śrub certyfikowanych.
