Análisis de materiales de pernos

Los pernos son sujetadores de conexión clasificados por clase de propiedad mecánica en pernos ordinarios ypernos de alta resistencia. Los diferentes materiales afectan directamente el rendimiento mecánico y la gama aplicable de pernos. A continuación se muestra un análisis de los materiales de pernos más utilizados como referencia de selección.

1. Materiales comunes para pernos comunes

Los pernos por debajo de la Clase de propiedad 8.8 son pernos de resistencia ordinaria, generalmente fabricados a partir de alambrón de acero con bajo o medio carbono mediante laminación en frío y laminado de roscas, sin tratamiento térmico de temple ni revenido. Tomando como ejemplo la Clase 4.8 más comúnmente utilizada: la resistencia a la tracción nominal no es inferior a 400 MPa, la relación entre elasticidad y tracción es de 0,8 y la resistencia a la tracción nominal no es inferior a 400 × 0.8=320 MPa.

Los grados comunes de alambrón para pernos ordinarios incluyen:

1008K

1010

1015K

1032

1035

1040

CH38F

1039

Otros alambrones de acero al carbono que cumplen requisitos de rendimiento

Los alambrones de acero al carbono anteriores son inherentemente no libres de magnetismo; Las características no magnéticas se aplican principalmente asujetadores de acero inoxidable. Después del trabajo en frío, los aceros inoxidables austeníticos desarrollan un magnetismo débil: el 304M después del trabajo en frío tiene un magnetismo de aproximadamente 1,6 μ a 2,0 μ, el 304HC de aproximadamente 1,01 μ a 1,6 μ y el Grado 316 después del trabajo en frío tiene un magnetismo por debajo de 1,01 μ.

2. Materiales comunes para pernos de alta resistencia

Los pernos de alta resistencia requieren materiales con mayor resistencia a la tracción para satisfacer mayores demandas de precarga y carga. El tratamiento térmico de enfriamiento y revenido tiene un impacto significativo en la resistencia del material. Después del templado, el 40Cr generalmente no puede satisfacer de manera estable los requisitos de material de los pernos estructurales de alta resistencia Clase 10.9S; En condiciones de inspección limitadas, la dureza de la superficie después del templado se puede utilizar como referencia preliminar para el grado de resistencia del material. Bajo tensión elevada, los pernos de alta resistencia fabricados de diferentes materiales presentan diferente resistencia a la fractura retardada.

2.1 40Pernos Cr de alta resistencia

Los pernos de alta resistencia 40Cr se utilizan principalmente en armazones espaciales con rótulas de pernos. Su resistencia de diseño es generalmente de 390 MPa (d mayor o igual a 30 mm) o 430 MPa (d < 30 mm), con una tensión de pretracción relativamente baja en servicio normal. Cuando se aplica a condiciones que requieren una alta precarga, la resistencia a la fractura retardada del material debe evaluarse y garantizarse cuidadosamente.

2.2 20Pernos de alta resistencia MnTiB

20MnTiB es un acero de aleación de boro con bajo contenido de carbono. Después del templado y revenido, ofrece propiedades integrales bien equilibradas y su resistencia a la fractura retardada es superior a la del 40Cr y el 40B, lo que lo hace adecuado para conjuntos de conexión de estructuras de acero de alta precarga y alta tensión.

2.3 Selección de materiales recomendados por el estándar

Según el estándar nacional chino actual para grandes resistenciasperno de cabeza hexagonal, conjuntos de tuercas y arandelas para estructuras de acero, los materiales recomendados para pernos Clase 10.9S son los siguientes:

Tamaño menor o igual a M24: 20MnTiB;

Tamaño M27–M30: 35VB.

Los pernos de gran diámetro y alta resistencia son difíciles de endurecer durante el templado, por lo que se deben evitar los diámetros excesivamente grandes. Si se requieren pernos de gran diámetro, la tensión de trabajo se debe reducir en consecuencia y se debe verificar la templabilidad del material para cumplir con los requisitos de desempeño de la sección transversal.

3. Resumen

Tanto para los pernos ordinarios como para los pernos de alta resistencia, la selección del material afecta directamente la resistencia, la tenacidad, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la fractura retardada y el rango de servicio aplicable. Durante la selección, se deben elegir grados de materiales y procesos de tratamiento térmico coincidentes de acuerdo con la clase de carga, los requisitos de precarga, el entorno de servicio y los estándares relevantes para garantizar la confiabilidad de las juntas.