[Cunoștințe despre elementele de fixare] Tipuri de filete și proprietăți mecanice ale șuruburilor
Apr 13, 2026
I. Tipuri de fire
Filetele sunt împărțite în două mari categorii în funcție de scopul lor: fire de legătură și fire de transmisie.
1. Fire de conectare
Filetele de conectare sunt împărțite în două tipuri: fire obișnuite și fire de țeavă, utilizate în principal pentru conectarea componentelor. Există patru filete standard utilizate în mod obișnuit, și anume: fire obișnuite cu pas gros, fire obișnuite cu pas fin, filete pentru țevi și filete pentru țevi conice.
① Forma firului de fire obișnuite este un triunghi echilateral (unghiul firului este de 60 de grade). Diferența dintre firele cu pas fin și cele cu pas gros este că sub același diametru major, pasul firelor cu pas fin este mai mic decât cel al filetelor cu pas gros.
② Forma de filet a filetelor de țeavă și a țevilor conice este un triunghi isoscel (unghiul filetului este de 55 de grade). Filetele pentru țevi sunt utilizate în principal pentru conectarea țevilor de apă, țevilor de ulei, țevilor de gaz și a altor conducte. Filetele de țeavă sunt împărțite în fire de țeavă cilindrice și fire de țevi conice, ambele fiind în inci, iar pasul este exprimat prin numărul de filete într-o lungime a filetului de 25,4 mm.
Filetele țevii sunt împărțite în continuare în:
● Filet de țeavă neetanșat (G): robineții de filet de țeavă sunt utilizați pentru prelucrarea filetului intern, iar matrițele sunt utilizate pentru prelucrarea filetului extern;
● Filete de țeavă etanșate (R): Este necesară o mare precizie și există două metode de montare: filetele interne cilindrice și filetele externe conice formează o potrivire „cilindric/conic”; firele interne conice și firele externe conice formează o potrivire „conică/conică”.
(1) Mărimea filetului țevii este o valoare aproximativă a diametrului interior al țevii, nu a diametrului exterior al țevii. De exemplu, 1/2 inch corespunde DN15.
(2) Grosimea filetului țevii este exprimată prin numărul de fire pe inch, iar pasul convertit este o zecimală. De exemplu, un filet de țeavă G1 inch are 11 fire de-a lungul axei, iar pasul său este de 25,4 ÷ 11 ≈ 2,309 mm. Filetele pentru țevi sunt utilizate în cea mai mare parte pentru conectarea fitingurilor de țeavă și a pieselor cu pereți subțiri, cu pas mic și dimensiunea filetului.
● Firele metrice sunt exprimate prin pas, în timp ce firele americane și britanice sunt exprimate prin numărul de fire pe inch.
● Firele metrice au o formă de filet echilateral de 60 de grade, firele britanice au o formă de filet isoscel de 55 de grade, iar firele americane au o formă de filet isoscel de 60 de grade.
Notă: utilizatorii din interior folosesc de obicei „fen” pentru a se referi la dimensiunea firului . 1 inch este egală cu 8 fen, 1/4 inch este 2 fen și așa mai departe (de exemplu, 1/2 inch este 4 fen, 3/4 inch este 6 fen).
2. Fire de transmisie
Firele de transmisie sunt folosite pentru a transmite puterea sau mișcarea și există patru fire standard utilizate în mod obișnuit:
1) Fire trapezoidale: forma firului este un trapez isoscel cu un unghi de filet de 30 de grade, care este firul de transmisie cel mai frecvent utilizat. În comparație cu firele dreptunghiulare, eficiența sa de transmisie este puțin mai mică, dar are o procesabilitate bună, o rezistență ridicată a rădăcinii și o performanță bună de centrare. Șurubul de plumb al mașinilor-unelte folosește filete trapezoidale pentru a transmite puterea bidirecțională, iar codul filetului este Tr.
2) Fire dinți de ferăstrău: Un tip de fir de transmisie care suportă forță unidirecțională. Forma firului este un trapez isoscel, o parte formează un unghi de 30 de grade cu linia verticală, iar cealaltă parte formează un unghi de 3 grade, formând un unghi de filet de 33 de grade, cu codul firului B. Este folosit doar pentru a suporta putere unidirecțională. Datorită eficienței și rezistenței sale de transmisie mai mari decât filetele trapezoidale, este adesea folosit în mecanisme unidirecționale de purtare a forței, cum ar fi prese cu șurub și prese hidraulice.
3) Fire dreptunghiulare: utilizate în principal pentru transmiterea forței. Caracteristica sa este că eficiența transmisiei este mai mare decât alte fire, dar dificultatea de procesare este mare și rezistența rădăcinii este scăzută, astfel încât aplicarea sa este limitată.
4) Filete de modul: De asemenea, cunoscute sub denumirea de fire angrenaj melcat, cu un unghi de filet de 40 de grade, care are caracteristicile unui raport de transmisie mare, structură compactă, transmisie stabilă și performanță bună de autoblocare, utilizat în principal în dispozitivele de reducere.
II. Proprietățile mecanice ale șuruburilor
1. Grade: Gradele de rezistență ale șuruburilor metrice includ în principal 10 grade de performanță: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.
Distincția și semnificația șuruburilor de înaltă rezistență: șuruburile de gradul 8.8 și mai sus sunt denumite în mod colectiv șuruburi de înaltă rezistență, iar clasele rămase sunt numite șuruburi cu rezistență obișnuită.
2. Semnificația marcajului gradului de performanță al șurubului: Marcajul gradului de performanță al șurubului constă din două părți de numere, reprezentând valoarea nominală a rezistenței la tracțiune și, respectiv, raportul de curgere a șurubului. De exemplu, semnificația unui șurub cu gradul de performanță 4.8 (Notă: gradul 4.8 este un șurub de rezistență obișnuită, nu un șurub de înaltă rezistență) este:
(1) Rezistența nominală la tracțiune a materialului șurubului este de 400MPa;
(2) Raportul de curgere al materialului șurubului este de 0,8;
(3) Limita de curgere nominală a materialului șurubului este de 400×0.8=320MPa.
3. Gradul de performanță mecanică alșuruburiare în principal următorii patru indicatori:
o. Indicatori de rezistență (rezistență la tracțiune, limită de curgere, limită de curgere, efort garantat);
b. Indicatori de duritate (duritate Vickers, duritate Brinell, duritate Rockwell, duritate suprafață);
c. Indicatori de plasticitate și tenacitate (alungire, rezistență la sarcină pe pană, energia de absorbție a impactului, fermitatea capului);
d. Indicatori de strat de decarburare (înălțimea minimă a stratului de filet nedecarburat, adâncimea maximă a stratului complet decarburat).
4. Substantiv Explicație
1) Rezistența la tracțiune (σb) (N/mm²): Forța maximă de tracțiune pe care o poate suporta un produs pe unitate de suprafață, referindu-se la solicitarea maximă pe care o poate suporta un material metalic înainte de rupere.
2) Sarcină garantată (SP) (N/mm²): În conformitate cu gradul și specificațiile produsului, o anumită sarcină este aplicată acestuia pentru o anumită perioadă de timp, iar produsul o poate suporta fără nicio deformare permanentă măsurabilă.
3) Limita de curgere (σs) (N/mm²): Punctul în care deformarea crește, dar tensiunea nu crește atunci când materialul este întins. În curba de tracțiune a produselor generale cu rezistență scăzută, poate fi afișat un punct de curgere evident, care este granița dintre deformarea elastică și deformarea plastică a materialului; în curba de tracțiune a produselor de înaltă rezistență, nu există un punct de curgere evident. Când punctul de curgere nu poate fi măsurat, este permisă utilizarea metodei de măsurare a limitei de curgere.
4) Definiția limitei de curgere: Este limita de curgere atunci când un material metalic suferă un fenomen de curgere, adică efortul care rezistă la deformarea microplastică. Pentru materialele metalice fără fenomen de curgere evident, se precizează că valoarea tensiunii care produce o deformare reziduală de 0,2% este limita sa de curgere, care se numește limită de curgere condiționată sau limită de curgere. Forța exterioară care depășește această limită va cauza defecțiunea permanentă a piesei, care nu poate fi recuperată. De exemplu, limita de curgere a oțelului cu conținut scăzut de carbon este de 207MPa. Când forța exterioară depășește această limită, piesa va produce o deformare permanentă; când este mai mică decât această limită, piesa poate reveni la forma inițială.
Observatii:
o. Deformarea materialului este împărțită în deformare elastică (poate reveni la forma inițială după îndepărtarea forței externe) și deformare plastică (nu poate reveni la forma inițială după ce forța externă este îndepărtată, iar forma se schimbă, cum ar fi alungirea sau scurtarea).
b. Când solicitarea depășește limita elastică, intră în treapta de curgere, iar deformația crește rapid. În acest moment, pe lângă deformarea elastică, va avea loc și o parte din deformarea plastică. Când tensiunea ajunge la limita de curgere, deformarea plastică crește brusc și apar ușoare fluctuații de tensiune și deformare. Acest fenomen se numește randament. Tensiunile maxime și minime din această etapă se numesc limită de curgere superior și, respectiv, limita de curgere inferior.
Deoarece valoarea limitei de curgere inferior este relativ stabilă, este folosită ca indicator al rezistenței materialului, numită limită de curgere sau limită de curgere (ReL sau Rp0,2).
5) Duritate: Capacitatea unui material metalic de a rezista la indentarea unui obiect mai dur se numește duritate. Este o cantitate fizică cuprinzătoare de performanță a materialului, indicând capacitatea unui material metalic de a rezista la deformare elastică, deformare plastică sau rupere într-un volum mic (indicatori comuni: duritatea Vickers HV30, duritatea Brinell HB, duritatea Rockwell HRB și HRC, duritatea suprafeței HV0.3).
6) Rezistența la sarcină pe pană: Aplicați un test de încărcare pe pană pe cap hexagonal, cap pătrat (cu patru colțuri), șuruburi cu flanșă hexagonală sau șuruburi cu cap cu cap, adică testați rezistența la tracțiune a produsului după adăugarea unui bloc de pană sub cap, cu scopul de a detecta rezistența la tracțiune a produsului și fermitatea capului său.
7) Alungirea (δ): alungirea unui produs este raportul dintre alungirea după fractură și lungimea inițială înainte de rupere.
① Limita de curgere: Efortul la care proba poate continua să se alungească (deformeze) fără a crește forța (mentinând constantă) în timpul testului.
② Limita de curgere superior: Efortul maxim înainte de forța scade pentru prima dată când proba cedează.
③ Limita de curgere inferioară: Efortul minim în stadiul de curgere atunci când efectul tranzitoriu inițial nu este luat în considerare.
Unele oțeluri (cum ar fi oțelul cu conținut ridicat de carbon) nu au un fenomen evident de curgere. De obicei, tensiunea la care are loc deformarea micro-plastică (0,2%) este luată ca forță de curgere a oțelului, care se numește limită de curgere condiționată.
8) Fermetatea capului: Instalați produsul într-un suport cu o gaură înclinată și loviți capul produsului. Pentrușuruburi cu filet completsau șuruburi, atâta timp cât nu are loc depărtare, chiar dacă apar fisuri pe primul filet, se consideră că îndeplinește cerințele acestei încercări; pentru produsele cu semifilet nu se vor genera fisuri la cap, suprafata de sustinere si filetul de tranzitie dintre suprafata de sprijin si tija de surub. Conform GB/T 3098.1, acest test trebuie efectuat pentru șuruburi și șuruburi cu specificație mai mică sau egală cu M16 și lungime prea scurtă pentru a efectua testul de sarcină pe pană.
