Klasy twardości śrub

Czy wskazaną w projekcie inżynierskim śrubę w klasie 10.9 można zastąpić elementem klasy 8.8? Oczywiście nie. Dwuliczbowe oznaczenie klasy śruby odnosi się do właściwości materiału, z którego została ona wykonana i warunkuje przydatność w konkretnych zastosowaniach. Mówiąc najprościej, śruba 10.9 jest twardsza, a jednocześnie bardziej wytrzymała od części o identycznych wymiarach oznaczonej 8.8.

Klasy własności mechanicznych śrub

O klasie własności mechanicznych śruby informuje oznaczenie na łbie elementu wyrażone dwiema liczbami oddzielonymi kropką. Pierwsza liczba odnosi się do granicy doraźnej wytrzymałości materiału na rozciąganie (R_m), druga stanowi o stosunku minimalnej granicy plastyczności (R_e) do minimalnej wytrzymałości na rozciąganie. Śruba klasy 10.9 wykonana jest ze stali o wytrzymałości R_m = 10 × 100 [N/mm²] = 1000Mpa oraz plastyczności R_e = 10 × 9 × 10 [N/mm²] = 900Mpa, a więc stosunek R_e do R_m  wynosi 0,9.

Norma PN dla śrub wyróżnia 10 klas wytrzymałości: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Elementy klasy 3.6 wykonywane są ze stali niskowęglowej, od 4.6 do 6.8 ze stali nisko- lub średniowęglowej, od 8.8 wzwyż – ze stali stopowych, hartowanych i odpuszczanych.

Śruby HV – twardość w skali Vickersa 

Chociaż klasy twardości i wytrzymałości są często mylone, mamy tu do czynienia z dwoma różnymi parametrami. Parametr twardości informuje o odporności materiału, w przypadku śrub – stali, na działanie siły punktowej. Klasa twardości decyduje o tym, czy pod wpływem takiej siły śruba ulegnie odkształceniu albo pęknie – wyjaśnia nasz rozmówca z Przedsiębiorstwa Produkcyjno-Handlowego Logis.

Twardość materiałów mierzona jest na rozmaite sposoby. Dla elementów złącznych wykonanych ze stali bardzo często stosuje się skalę twardości Vickersa, w której parametr ten oznaczany jest symbolem HV. Na gotowych elementach złącznych twardość oznaczana jest literą H i liczbą odpowiadającą 10% wartości HV. Chociaż klasa twardości śruby nie jest tym samym, co klasa wytrzymałości, oba parametry są mocno skorelowane – im wyższa twardość, tym wyższa klasa wytrzymałości (14H – 4.6 – 5.8, 22H – 6.8 – 8.8, 33H – 10.9 i 12.9).

W zestawach HV do połączeń sprężanych śruba ma zawsze wyższą twardość od nakrętki. Taki sposób kompletowania zestawu służy zabezpieczeniu śruby na wypadek zbyt mocnego sprężenia – w razie użycia zbyt dużej siły podczas wykonywania połączenia pęknie nakrętka, a nie śruba. Kupując zestaw do połączeń sprężanych trzeba zwracać uwagę nie tylko na klasę elementów złącznych, ale też na zgodność z obowiązującą normą.