बोल्ट, स्क्रू और स्टड की संरचना और गुण

1. विभिन्न फास्टनरों की संरचनात्मक विशेषताएं

1.1 प्रमुख संरचना

बोल्ट हेड और स्क्रू हेड का प्राथमिक कार्य भार वहन करना और रिंचिंग करना है। सामान्य हेड प्रकारों में हेक्सागोन हेड, डबल हेक्सागोन हेड, स्पलाइन हेड, पैन हेड, काउंटरसंक हेड, बेलनाकार हेड और अन्य विशेष हेड शामिल हैं। प्रत्येक संरचना विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों और असेंबली आवश्यकताओं से मेल खाती है।

1.2 रिंचिंग संरचना

बोल्ट और स्क्रू की रिंचिंग संरचनाओं को बाहरी रिंचिंग संरचनाओं और आंतरिक रिंचिंग संरचनाओं में विभाजित किया गया है। सामान्य बाहरी रिंचिंग रूपों में हेक्सागोन हेड, बारह-पॉइंट हेड, स्पलाइन हेड, दस-पॉइंट हेड, अष्टकोण हेड, स्क्वायर हेड और पेंटागन हेड शामिल हैं, जिनमें से हेक्सागोन हेड और बारह-पॉइंट हेड सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। आंतरिक रिंचिंग संरचनाएं ज्यादातर घूमने वाले हेड जैसे काउंटरसंक हेड, पैन हेड और बेलनाकार हेड के लिए अपनाई जाती हैं। विशिष्ट आंतरिक रिंचिंग प्रकारों में स्लॉटेड ड्राइव, फिलिप्स ड्राइव, आंतरिक हेक्सागोन और आंतरिक स्पलाइन (टॉर्क्स) शामिल हैं। इसके अलावा, पेटेंट किए गए विदेशी स्लॉट प्रकार भी हैं: हाई-टॉर्क फिलिप्स ड्राइव और हाई-टॉर्क स्लॉटेड ड्राइव।

सामान्य परिस्थितियों में, बाहरी रिंचिंग संरचनाओं में आंतरिक की तुलना में बेहतर एंटी-स्लिप और मरोड़ प्रतिरोध होता है। इसलिए, उच्च शक्ति वाले फास्टनरों ज्यादातर बाहरी रिंचिंग संरचनाओं को अपनाते हैं। फिर भी, बाहरी रिंचिंग के लिए बड़े असेंबली स्थान की आवश्यकता होती है और यह इंस्टॉलेशन वातावरण पर अधिक प्रतिबंधों के अधीन है। आंतरिक रिंचिंग प्रकारों में, आंतरिक हेक्सागोन और आंतरिक टॉर्क्स उल्लेखनीय रूप से बेहतर मरोड़ प्रदर्शन प्रदान करते हैं और इन्हें उच्च शक्ति वाली कार्य स्थितियों पर लागू किया जा सकता है। आंतरिक षट्भुज छेद आम तौर पर पूर्व-ड्रिलिंग पायलट छेद द्वारा बनाए जाते हैं जिसके बाद हेक्सागोनल पंचों के साथ छिद्रण किया जाता है। छिद्रण से उत्पन्न धातु का मलबा छेद के तल पर जमा हो जाता है और सेवा के दौरान गिर सकता है, जिससे विदेशी संदूषक पैदा होते हैं। विदेशी वस्तुओं पर सख्त नियंत्रण वाले अनुप्रयोगों के लिए, छिद्रों के अंदर के सभी अवशेषों को अच्छी तरह से साफ किया जाना चाहिए।

1.3 शैंक संरचना

पेंचशैंक चिकने बिना थ्रेड वाले अनुभाग को संदर्भित करता है। शैंक व्यास के अनुसार, इसे प्रमुख-व्यास शैंक, पिच-व्यास शैंक, चरणबद्ध शैंक और बढ़े हुए शैंक में वर्गीकृत किया गया है।

प्रमुख-व्यास शैंक (मानक शैंक): इसका नाममात्र व्यास दो सहनशीलता ग्रेड के साथ धागे के प्रमुख व्यास के बराबर होता है। ढीली सहनशीलता (एच12, एच14) मुख्य रूप से तनाव बोल्ट के लिए उपयोग की जाती है; सख्त सहनशीलता (f9, f7, r6) कतरनी बोल्ट पर लागू होती है।

पिच-व्यास शैंक (पतला शैंक): इसका नाममात्र व्यास थ्रेड पिच व्यास का अनुमान लगाता है, आमतौर पर h12 सहिष्णुता या कोई विशेष सहनशीलता की आवश्यकता नहीं होती है। यह तनाव बोल्ट के लिए उपयुक्त है.

स्टेप्ड शैंक (वेस्टेड शैंक): इसका व्यास धागे के छोटे व्यास से कम या उसके बराबर होता है, जिसे बोल्ट की कठोरता को कम करने और धागे की जड़ों पर तनाव एकाग्रता को राहत देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

बढ़े हुए टांग (प्रबलित टांग): इसका व्यास धागे के प्रमुख व्यास से अधिक है। यह असेंबली छेद के साथ हस्तक्षेप फिट बना सकता है और आमतौर पर उपकरण रखरखाव और सुदृढीकरण के लिए उपयोग किया जाता है।

1.4 धागा संरचना

थ्रेड पैरामीटर में प्रभावी थ्रेड लंबाई, थ्रेड सटीकता, थ्रेड प्रोफ़ाइल, थ्रेड रूट त्रिज्या, थ्रेड रनआउट और कंधे की दूरी शामिल हैं। समान मानक और नाममात्र व्यास के बोल्ट के लिए, प्रभावी धागे की लंबाई तय की जाती है। समग्र बोल्ट की लंबाई में परिवर्तन चिकने टांग की लंबाई को समायोजित करके प्राप्त किया जाता है। धागों को लंबे धागे, मध्यम धागे और छोटे धागे में वर्गीकृत किया गया है:

लंबा धागा: बड़े तन्य भार को सहन करने के लिए तनाव बोल्ट से मेल खाता है;

छोटा धागा: कतरनी बोल्ट के साथ मिलान, न्यूनतम तन्य भार के साथ एंटी-ड्रॉप स्थिति के लिए सतह संपर्क पर निर्भर;

मध्यम धागा: संयुक्त तनाव और कतरनी भार के तहत बोल्ट पर लगाया जाता है, जो तनाव और कतरनी दोनों को सहन करने में सक्षम है।

2. स्टड की विशिष्ट संरचना

स्टड में कोई बोल्ट-शैली वाले हेड नहीं होते हैं और दोनों सिरों पर पूरी तरह से थ्रेडेड होते हैं। दो सिरों पर धागे समान या भिन्न व्यास के साथ निर्मित किए जा सकते हैं। स्थापना के दौरान, कभी-कभार डिससेम्बली के साथ स्थायी फिक्सिंग के लिए एक सिरे को आधार घटक में पेंच कर दिया जाता है; दूसरा सिरा बार-बार संयोजन और पृथक्करण के लिए नट के साथ जुड़ता है। एम्बेडेड सिरे के मजबूत बन्धन की गारंटी के लिए, इंटरफेरेंस लॉकिंग के लिए ट्रांज़िशन-फिट थ्रेड्स को अपनाया जाता है। रिटेनिंग चाबियाँ और अन्य संरचनाओं का उपयोग एंटी-लूज़िंग निर्धारण के लिए भी किया जा सकता है।

3. के समग्र गुणबोल्ट, स्क्रू और स्टड

फास्टनर गुण यांत्रिक गुणों और धातुकर्म गुणों में आते हैं। यांत्रिक गुण मैक्रोस्कोपिक परिप्रेक्ष्य से विभिन्न बाहरी भारों का सामना करने के लिए फास्टनरों की क्षमता का मूल्यांकन करते हैं, जिसमें तन्यता संपत्ति, कतरनी संपत्ति और थकान प्रतिरोध सहित मुख्य संकेतक शामिल हैं। धातुकर्म गुण सामग्री संरचनाओं की सूक्ष्म गुणवत्ता का आकलन करते हैं, जो धातु प्रवाह रेखाओं, धातु विज्ञान संरचना और सरंध्रता और दरार जैसी सामग्री असंतुलन को कवर करते हैं।

4. फास्टनर प्रदर्शन ग्रेड का वर्गीकरण

दो प्रमुख फास्टनर मानक प्रणालियाँ घरेलू स्तर पर अपनाई जाती हैं: सामान्य प्रयोजन राष्ट्रीय मानक प्रणाली (जीबी प्रणाली) और एयरोस्पेस-विशिष्ट फास्टनर प्रणाली। सेवा परिवेश और तकनीकी संकेतकों में अंतर से दो प्रणालियों के बीच यांत्रिक गुणों के लिए अलग-अलग ग्रेडिंग नियम बनते हैं।

4.1 जीबी राष्ट्रीय मानक प्रणाली के तहत प्रदर्शन ग्रेड

चीन में बोल्ट-श्रृंखला फास्टनरों के लिए यांत्रिक गुणों को निर्दिष्ट करने वाले 12 मौजूदा राष्ट्रीय मानक हैं।

(1) कार्बन स्टील और मिश्र धातु स्टील बोल्ट, स्क्रू और स्टड के प्रदर्शन ग्रेड

तन्य शक्ति और उपज शक्ति के आधार पर नौ ग्रेड परिभाषित किए गए हैं: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 और 12.9। परंपरागत रूप से, 8.8 से नीचे के ग्रेड कार्बन स्टील से बने होते हैं, जबकि ग्रेड 8.8 और उससे ऊपर के ग्रेड समर्पित ताप उपचार के साथ मिश्र धातु स्टील को अपनाते हैं।

अंकन प्रारूप: XY नियम इस प्रकार परिभाषित हैं:

दशमलव बिंदु से पहले की संख्या नाममात्र तन्यता ताकत (एमपीए) को 100 से विभाजित करने के बराबर होती है;

दशमलव बिंदु के बाद की संख्या उपज अनुपात को 10 से गुणा करने के बराबर होती है;

नाममात्र उपज शक्ति=(दो संख्याओं का गुणनफल) ÷ 10।

उदाहरण: ग्रेड 9.8 बोल्ट। अंक 9 का अर्थ है नाममात्र तन्यता ताकत=9 × 100=900 एमपीए; अंक 8 का अर्थ है उपज अनुपात=8 ÷ 10=0.8.

(2) स्टेनलेस स्टील बोल्ट, स्क्रू और स्टड के प्रदर्शन ग्रेड

स्टेनलेस स्टील फास्टनरों को तीन श्रेणियों (ऑस्टेनिटिक, मार्टेंसिटिक, फेरिटिक) और नौ सामग्री समूहों में विभाजित किया गया है: A1, A2, A3, A4, A5, C1, C3, C4, F1। निर्माण प्रक्रियाओं के साथ मिलकर, 23 पूर्ण प्रदर्शन ग्रेड बनते हैं।

अंकन नियम: सामग्री समूह + दो अंकों की ताकत संख्या। अक्षर सामग्री श्रेणियों के लिए हैं: ए=ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील, सी=मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील, एफ=फेरिटिक स्टेनलेस स्टील। दो अंक तन्य शक्ति मान के दसवें हिस्से का प्रतिनिधित्व करते हैं।

उदाहरण: ए2-70 समूह 2 ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को संदर्भित करता है जो 700 एमपीए की न्यूनतम तन्यता ताकत के साथ ठंड से काम करके बनता है; सी3-80 समूह 3 मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील को संदर्भित करता है जिसे 800 एमपीए की न्यूनतम तन्यता ताकत के साथ शमन और तड़के द्वारा उपचारित किया जाता है।

(3) अलौह धातु फास्टनरों के प्रदर्शन ग्रेड

सामान्य अलौह सामग्रियों में तांबा मिश्र धातु और एल्यूमीनियम मिश्र धातु शामिल हैं। ग्रेडिंग तन्य शक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है, और इन फास्टनरों को आम तौर पर कम-शक्ति प्रकार के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। समान ग्रेड और विनिर्देश के फास्टनर समान न्यूनतम तन्य भार साझा करते हैं। ग्रेड सामग्री ग्रेड और तन्यता संकेतकों के अनुरूप हैं। तांबे की मिश्रधातु के सात ग्रेड होते हैं: CU1, CU2, CU3, CU4, CU5, CU6, CU7; एल्यूमीनियम मिश्र धातु के छह ग्रेड हैं: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL6।

उदाहरण: CU2 का मतलब ग्रेड 2 कॉपर मिश्र धातु है जो ग्रेड H63 के अनुरूप है और इसकी तन्य शक्ति 370 MPa है। अंकन में दो अक्षर और एक अंक शामिल होते हैं। अक्षर रासायनिक तत्व प्रतीकों के अनुरूप होते हैं (कॉपर Cu के लिए CU, एल्युमीनियम Al के लिए AL); अंक केवल क्रम संख्या हैं, आरोही शक्ति क्रम में व्यवस्थित नहीं हैं, और निश्चित सामग्री ग्रेड और यांत्रिक मापदंडों से मेल खाते हैं।

(4) सेट स्क्रू के प्रदर्शन ग्रेड

सेट स्क्रू भी बाहरी रूप से थ्रेडेड फास्टनर होते हैं लेकिन सामान्य बोल्ट से अलग ग्रेडिंग मानदंड अपनाते हैं। इन्हें तन्य शक्ति के बजाय कठोरता के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।

कार्बन स्टील औरमिश्र धातु इस्पात सेट पेंच: चार ग्रेड, अर्थात् 14H, 22H, 33H, 45H। संख्या न्यूनतम विकर्स कठोरता का दसवां हिस्सा दर्शाती है, और एच कठोरता का प्रतिनिधित्व करता है। उदाहरण के लिए, 14H का अर्थ न्यूनतम विकर्स कठोरता=14 × 10=140 HV है।

स्टेनलेस स्टील सेट स्क्रू: केवल ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जाता है, जिसे स्टेनलेस स्टील बोल्ट के अनुरूप पांच समूहों में विभाजित किया गया है: A1, A2, A3, A4, A5 समान रासायनिक संरचना के साथ। दो कठोरता ग्रेड निर्दिष्ट हैं: 12एच और 21एच. 12एच 125 एचवी की न्यूनतम कठोरता के साथ नरम ऑस्टेनिटिक सेट स्क्रू पर लागू होता है; 21एच 210 एचवी की न्यूनतम कठोरता के साथ कोल्ड-वर्क्ड कठोर सेट स्क्रू पर लागू होता है।