高力ボルトの定義、材質、性能グレード

高力ボルト高張力合金鋼で製造されており、大きな仮締め張力に耐えることができます。鉄道線路、橋梁、鋼構造物、高圧および超高圧機器の重要な接続部に広く使用されています。高力ボルトの破壊様式は脆性破壊がほとんどです。圧力容器や高圧機器では、全体的なシール性能を確保するために、標準で指定された大きな予圧が一般的に適用されます。

高力ボルトの接続は、接続されたコンポーネントの接触面間の摩擦に依存して、相対的な滑りを防ぎます。十分な滑り止め摩擦力を得るには、ボルトのプリテンションを高め、部品のクランプ力を高め、接触面の摩擦係数を適切に高める必要があります。コンポーネント間のクランプ力は、ボルトの事前張力によって完全に提供されます。したがって、ボルトの製造には高張力鋼を採用する必要があり、これが高張力ボルト接続の重要な特性を定義します。

摩擦係数は、高力ボルト接続の支持力に大きく影響します。主に接続部品の接触面状態と基板材質により決まります。建設では、摩擦係数を高め、接続の安定性を確保するために、接触面は通常、サンドブラストやスチールワイヤーブラシで酸化スケール、油汚れ、不純物を除去することで処理されます。

1. 高力ボルトの一般的な材質と性能特性

高力ボルトの引張強さ、硬度、および総合的な機械的特性は、基材の材質と焼き入れおよび焼き戻しの熱処理プロセスに依存します。従来の焼き入れ40Cr鋼は、次のような材料性能要件をほとんど満たしていません。グレード10.9高力ボルト安定した条件下で。日常検査では、熱処理後の表面硬さにより引張強度を事前に判断することができます。異なる材質のボルトでは、高応力条件下での遅れ破壊性能や疲労性能が明らかに異なります。

40Cr 高強度ボルトは主に、比較的制御可能な設計支持力を備えたボルトボールジョイントグリッド構造に適用されます。設計強度は、直径 30 mm 以上のボルトの場合は約 390 MPa、直径 < 30 mm のボルトの場合は 430 MPa で、通常の作業条件下では予引張応力が低くなります。高予圧、高応力の過酷な使用条件で使用する場合は、耐遅れ破壊性の厳密な検証が必要です。全体として、20MnTiB 材料は 40Cr および 40B よりも優れた耐遅れ破壊性を示します。

GB/T 1231 に従い、グレード 10.9S の大型六角高力ボルトの推奨材質は、M24 以下の仕様では 20MnTiB、M30 以下の仕様では 35VB です。大径高力ボルトは完全な焼き入れが難しく、芯強度が不足します。したがって、エンジニアリング用途では、大きすぎる高強度ボルトは避けるべきです。必要に応じて、安全マージンを確保するために設計上の作動応力を低減する必要があります。

アンカーボルトおよび異形ボルト（GB799標準アンカーボルトおよびL型ボルトを含む）は、M6～M120の仕様範囲を長さ無制限でカバーします。一般的な材料には、Q235、45# スチール、Q345B、40Cr、35CrMoA などがあります。構造タイプは、ストレート フック、アーク フック、アンカー クロー、強化アンカー プレート スタイルで構成されます。その中でも、40Cr および 35CrMoA は、機器の基礎や鋼構造物の強力な固定に使用される専用の高強度材料です。

2. トーシア形高力ボルトの適合材質と施工基準

グレード 10.9 トルシア型鋼構造用高力ボルト（標準摩擦係数 0.45 の摩擦結合）の適合材質は次のように規定されています。 ボルト材質：20MnTiB。ナット材質：15MnVB。このファスナーアセンブリは国家規格に準拠しています。GB/T 3632-2008 鉄骨構造用トーシアタイプ高力ボルト、ナット、ワッシャーアセンブリを遵守し、調達、検査、施工を行うものとする。

3. ボルトの性能等級の分類と基準

炭素鋼の機械的特性と合金鋼のボルト、ネジ、スタッド3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9の10の標準グレードに分類されます。適用ねじ径は1.6mm～39mm、通常使用温度は-50度～300度です。快削鋼ファスナーの使用温度は 250 度を超えてはなりません。

統一産業分類:8.8等級以上のボルトは、中炭素鋼または低合金鋼に焼き入れ・焼き戻し熱処理を施したもので、高力ボルトと定義されます。グレード 8.8 未満のボルトは通常のボルトとして定義されます.

各ボルトの性能等級は、それぞれ公称引張強さ等級と降伏比を表す 2 つの数値で構成されます。これは国際的に共通の規格です。同じグレードのボルトは材質や産地に関係なく同等の機械的特性を発揮するため、設計の選択には性能グレードのみが採用されます。

例1：4.6級普通ボルト

1. 公称引張強さ: 400 MPa;

2. 収量比: 0.6;

3. 公称降伏強さ: 400 MPa × 0.6=240 MPa。

例2：10.9級高力ボルト（熱処理後）

1. 公称引張強さ: 1000 MPa;

2. 収量比: 0.9;

3. 公称降伏強さ: 1000 MPa × 0.9=900 MPa。