Dva pojmy, dva významy
Šroub s vysokou pevností v tahu je údaj o materiálu: znamená to, že ocel šroubu má vysokou odolnost proti roztržení, vyjádřenou pevností v tahu v MPa. Vysokopevnostní šroub je konstrukční prohlášení: znamená, že šroub je určen k přenášení zatížení s pevností v tahu, smyku a ohybu, a ve stavebním inženýrství to konkrétně znamená šroub utažený do třecího-svorníku, kde se zatížení přenáší třením mezi upnutými deskami, nikoli opřením o dřík šroubu. Protože všechny-šrouby s vysokou pevností v tahu jsou také pevné v konstrukčním smyslu a mnoho-šroubů s vysokou pevností je vyrobeno z-oceli s vysokou pevností, termíny se v praxi překrývají. Pro kupujícího železnice je to zmatek, protože rybí šroub určený jako vysokopevnostní-může být dodán jako konstrukční třecí{10}}šroub s různými rozměry, nebo šroub objednaný jako vysokopevnostní{11}}může být dodán bez označení třídy vlastností. Správná specifikace vždy uvádí třídu vlastnosti nebo přesný mechanický požadavek, nikdy ne pouze přídavné jméno.
Třídy vlastností podle ISO 898-1
Mechanické vlastnosti metrických ocelových šroubů jsou stanoveny označením třídy vlastností podle ISO 898-1. První číslice je jedna desetina minimální pevnosti v tahu v MPa, druhá číslice je jedna desetina poměru kluzu k pevnosti v tahu. Šroub třídy 8.8 má proto minimální pevnost v tahu 800 MPa a mez kluzu alespoň 640 MPa; třída 10.9 dává 1040 MPa tažnost a 940 MPa výtěžnost. Níže uvedená tabulka uvádí třídy, které se objevují v práci na kolejích a mostech.
| Třída nemovitosti | Min. pevnost v tahu Rm | Výtěžnost nebo důkazní napětí | Typické použití na železnici |
|---|---|---|---|
| 4.8 | 400 MPa | 320 MPa | Lehké rybí šrouby, obecné zapínání |
| 5.6 | 500 MPa | 300 MPa | Rybí šrouby na konvenčních vlascích |
| 8.8 | 800 MPa | 640 MPa | Kolejnicové šrouby, T-šrouby, kotevní šrouby |
| 10.9 | 1040 MPa | 940 MPa | Těžké-šrouby, strukturální třecí-šroubování |
| 12.9 | 1220 MPa | 1100 MPa | Specializované klouby s vysokým{0}}zátěžem, zřídka v pohybu |
Třída je vyznačena na hlavě šroubu a na matici pro šrouby nad 5,8, takže třídu lze ověřit při dodání bez laboratorního testování. Šroub bez značky hlavy by měl být zamítnut kvůli bezpečnosti-kritickému použití dráhy. Tvrdost je také dobrou kontrolou dodání: třída 8.8 je typicky 22 až 32 HRC a třída 10.9 asi 32 až 39 HRC a nesoulad mezi označením a tvrdostí ukazuje na padělaný nebo smíšený materiál.
Které železniční komponenty používají jakou třídu
Železniční upevňovací hardware mapuje do tříd následovně. Rybí šrouby, také nazývané kloubové šrouby, spojují dva konce kolejnic skrz rybí desku; na konvenčních tratích mají obvykle sklon 4,8 až 5,6, zatímco těžké-tahy a vysokorychlostní-dočasné spoje používají 8,8 nebo vyšší. T-šrouby a kotevní šrouby pružných upevňovacích systémů nesou předpětí systému a mají obvykle hodnotu 8,8, přičemž u systémů pro těžké{10}}tahy je specifikováno 10,9. Šroubové hroty jsou jinou skupinou komponent: jsou zašroubovány přímo do dřevěné nebo plastové hmoždinky pražce a jejich přídržná síla pochází ze záběru závitu s podkladem, nikoli z čela matice, takže jsou specifikovány normou hrotu a materiálem pražce spíše než třídou vlastností šroubu. Konstrukční vysokopevnostní šrouby se objevují u ocelových mostů a viaduktů, kde je třecí-spoj navržený a předepjatý podle stavebního předpisu a třída vlastností šroubu je součástí výpočtu spoje.
Zapojení závitu a výška matice
Obvyklou chybou specifikace je požadavek na nadměrnou délku záběru závitu v domnění, že větší kontakt závitu zabraňuje odizolování. Technické pravidlo je jiné: standardní matice o výšce 0,8 násobku průměru šroubu vyvine plnou tažnou kapacitu šroubu a delší záběr nepřidává nic na pevnosti, protože slabým místem se stává dřík šroubu, nikoli závit. Co ve skutečnosti brání odizolování, je správná montáž závitu s tolerancí ISO 965, přiměřená tvrdost matice vzhledem ke šroubu a čisté, namazané závity při utahování. U 20mm šroubu je plná-výška matice asi 16 mm a zadání závitu na 1,5násobek průměru, jak se někdy objevuje v amatérských specifikacích, je zbytečné a může dokonce způsobit problémy, protože spoj bude citlivý na toleranční stohování. Správný přístup je dodržovat normu pro součástky: tam je definována výška matice, tolerance závitu a zátěžový test a odtržený závit po utažení je příznakem špatného lícování, špatné tvrdosti nebo nadměrného krouticího momentu, nikoli nedostatečného záběru.
Nízká teplota a vodíková křehkost
Pro šrouby kolejnice jsou důležité dva další body výběru. V chladných oblastech pod přibližně -40 °C šrouby z uhlíkové oceli ztrácejí houževnatost a specifikace by měla přidat požadavek na rázovou houževnatost nebo přejít na stupeň s nízkou teplotou-, protože křehký šroub pod předpětím může bez varování selhat. V opačném směru jsou šrouby s vysokou pevností třídy 10.9 a vyšší nebo s tvrdostí nad přibližně 390 HV náchylné k vodíkovému zkřehnutí, pokud jsou galvanicky pokovovány: vodík zaváděný během pokovování může po instalaci způsobit opožděný lom. Praktickým pravidlem je vyhnout se galvanickému pokovování na kalených kolejových šroubech a místo toho použít zinkový povlak nebo žárové zinkování- a vyžadovat vypálení z{13}}křehnutí, pokud je galvanické pokovování nevyhnutelné, v souladu s praxí ISO 4042. Kupující, který specifikuje rybí šrouby třídy 10.9 pro pobřežní šňůru pro těžkou dopravu, by proto měl specifikovat proces nanášení i třídu vlastnosti, protože oba společně rozhodují, zda šroub přežije první zimu.
Často kladené otázky
Otázka 1: Je šroub s vysokou-pevností v tahu stejný jako šroub s vysokou-pevností?
Ne přesně. Vysoká-pevnost v tahu popisuje materiál, pevnost v tahu 800 MPa nebo více, třída 8.8 a vyšší. Vysoká-pevnost popisuje roli návrhu, včetně předem zatížených třecích spojů. V praxi se pojmy překrývají, proto vždy uveďte třídu vlastnosti písemně.
Q2: Co znamená 8.8 na hlavě šroubu?
Jedná se o třídu vlastností ISO 898-1: minimální pevnost v tahu 800 MPa a mez kluzu 640 MPa. Označení je jedna desetina pevnosti v tahu následovaná desetinou poměru kluzu-k pevnosti v tahu.
Q3: Jakou třídu by měly mít rybí šrouby?
Konvenční spřažené koleje běžně používají 4,8 až 5,6, zatímco těžké-tratě a tratě s velkým{3}}provozem specifikují 8,8 nebo vyšší. Třída musí odpovídat konstrukci příchytky a specifikaci momentu údržby šňůry.
Q4: Proč po instalaci praskají kalené šrouby?
Zpožděný lom třídy 10.9 a vyšší je obvykle vodíkové křehnutí z galvanického pokovování. Řešením je použití zinkových vloček nebo žárových{2}}potahů, které neobsahují vodík, nebo vypalování dílů podle ISO 4042 po pokovení.
Q5: Kolik záběru závitu je potřeba pro plnou pevnost?
Asi 0,8násobek průměru šroubu, což je standardní výška matice. Delší záběr nezvyšuje pevnost v tahu; správné přizpůsobení a tvrdost jsou to, co brání svlékání.
Q6: Jak mohu ověřit třídu dodaných šroubů?
Zkontrolujte označení hlavy podle třídy vlastností, ověřte tvrdost pomocí přenosného testeru a vyžádejte si certifikát frézy s výsledky mechanické zkoušky. Neoznačené šrouby by měly být odmítnuty z důvodu bezpečnosti-kritického použití dráhy.