附 錄 A
(提示的附錄)
螺栓連接的承載能力
(ISO/TC 2技術(shù)委員會有關(guān)螺母強度和螺母設(shè)計的注釋)
推廣采用螺栓和螺釘性能等級的ISO建議(ISO/R 898：1968)之后钝侠，關(guān)于螺母性能等級的ISO建議(ISO/R 898—2)已于1969年公布槐壳。這些ISO建議為螺栓奖瞳、螺釘和螺母的性能等級提出了一套新的標(biāo)記制度和標(biāo)志的技術(shù)要求略荡，以及一對螺栓-螺母組合件承載能力的清晰的論點吨拗。
a)螺栓和螺釘?shù)臉?biāo)記代號表示：
最小抗拉強度和屈強比满哪。例如：性能等級8.8
第1部分數(shù)字(8.8中的“8”)=最小抗拉強度(N/mm2)的1/100；
第2部分數(shù)字(8.8中的“8”)=屈強比(0.8)的10倍劝篷。
這兩個數(shù)字的乘積(8×8=64)=最小屈服應(yīng)力(N/ mm2)的1/10哨鸭。
b)螺母的標(biāo)記代號表示：
標(biāo)記的數(shù)等于與螺母相配的螺栓或螺釘?shù)淖钚】估瓘姸?N/mm2)的1/100。該螺栓或螺釘與螺母相配時娇妓，承受的載荷能達到最小屈服應(yīng)力像鸡。
例如：8.8級螺栓或螺釘與8級螺母相配：
其承載能力可達到螺栓或螺釘?shù)淖钚∏?yīng)力。
隨著ISO建議的發(fā)布哈恰，這套性能等級制度已在世界范圍內(nèi)廣泛推廣只估，實踐證明是成功的。
1973年ISO/TC2的SCI分委員會着绷，在搜集實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上著手修訂ISO建議蛔钙，并計劃轉(zhuǎn)為ISO標(biāo)準(zhǔn)锌云。1974年發(fā)布了螺栓和螺釘性能等級的草案ISO/DIS 898—1。其中吁脱，有些修改與補充桑涎，但性能等級制度的原則未予改變。這一草案又進行了一次修改灿躏，第二次修訂草案于1977年提出并被ISO絕大多數(shù)成員團體所接受烈瘸。對螺栓和螺釘性能等級草案全面修訂后，在ISO/TC 2的SCI分委員會內(nèi)唐耿，形成有關(guān)專家所滿意的最終決議犹蝇，現(xiàn)在ISO也同意這一決議，將來囤嗡，更大范圍涉及到技術(shù)要求的實質(zhì)是修訂ISO建議ISO/R898—2昵斤，并將其轉(zhuǎn)為螺母性能等級的ISO標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)驗表明缤滑，用公稱高度為0.8D的螺母規(guī)定連接件性能等級的概念困邪，簡單明了，但在實踐中確實產(chǎn)生一些困難瓤危。首先业馒，采用最經(jīng)濟的材料和工藝，往往很難或不可能達到規(guī)定的螺母性能么鸿，例如蛾趣，細牙螺警和某些規(guī)格的粗牙螺紋。即使符合性能要求爽冕，也未必能保證在擰緊過程中組合件不發(fā)生螺紋脫扣仇祭。以前認為螺母的保證載荷等于螺栓的最小極限強度即可滿足設(shè)計要求。然而颈畸，屈服點擰緊法和螺母與螺栓螺紋相互作用的新觀點的出現(xiàn)乌奇，都要求重新設(shè)計螺母，以保證更好地防止內(nèi)眯娱、外螺紋脫扣礁苗。
例如，螺紋規(guī)格等于徙缴、小于M16的8.8級螺栓试伙，其抗拉強度為800～965 N/mm2 (后者由最大硬度確定)，屈強比為80%娜搂，屈服強度則為640～772 N/ mm2迁霎。如采用屈服點擰緊法，顯然擰緊應(yīng)力將接近保證應(yīng)力百宇。此外考廉，最新研究表明，用淬硬芯棒比用相應(yīng)性能等級的螺栓測試螺母所得到的脫扣強度要高水搀。例如涛帐，用45 HRC的芯棒對8級螺母進行試驗，比用尺寸與芯棒相似的8.8級螺栓進行試驗的結(jié)果約高出10%沟智。所以梯匠，用淬硬芯棒測定的保證載荷恰好為800 N/ mm2的螺母，當(dāng)用實際尺寸處于最小極限的8.8級螺栓與其相配時啡洁，可以預(yù)期該螺母僅能承受應(yīng)力約為720 N/ mm2的載荷扶绒。如果擰緊應(yīng)力超過這個數(shù)值，就可能發(fā)生螺紋脫扣蕊肖。特別是有人認為幅之，在施加扭拉載荷的情況下，螺栓的抗拉強度還會降低約15%逐豆，組合件的脫扣強度也將降低幾乎相同的數(shù)量刑炎。所以，從螺栓的機械性能來看范颠，當(dāng)采用屈服點擰緊法安裝時浦译，就可能頻繁發(fā)生螺紋脫扣。除屈服點擰緊法外溯职，對某些ISO標(biāo)準(zhǔn)的修改是考慮減少發(fā)生螺紋脫扣的趨勢精盅。提高螺栓和螺釘?shù)臋C械性能，如表A1(摘自ISO 898—1)所示谜酒，以便充分利用4.8叹俏、5.8、8.8(大于M16)甚带、10.9和12.9級常用材料的強度她肯。
此外，為了充分利用材料鹰贵，這次還考慮減小某些規(guī)格六角產(chǎn)品的對邊寬度晴氨。為考慮上述變更和其他
因素的影響，ISO／TC2的SCI分委員會的一些成員團體(加拿大碉输、德國籽前、新西蘭、瑞典敷钾、英國枝哄、美國)對螺栓-螺母組合件進行了研究和大量試驗。試驗包括所有的產(chǎn)品規(guī)格絮增、強度水平和材料德籍。一般來說舀闻，試驗是在典型的緊固件生產(chǎn)工藝、利用標(biāo)準(zhǔn)材料的條件下進行的消耸。試驗零件都進行了精確的尺寸測量和材料強度檢驗手霎，然后對數(shù)據(jù)進行了適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析。各研究者的研究結(jié)果租既，由加拿大整理匯總杖进，并發(fā)現(xiàn)了很好的內(nèi)在聯(lián)系。由此推導(dǎo)出一系列公式宿拔，可用于預(yù)測符合ISO 68螺紋基本牙型的組合件的強度隧庐。這些研究結(jié)果在SCI分委員會內(nèi)和許多國家委員會進行了充分討論。
最初视甩，委員會忽視了改變現(xiàn)行技術(shù)要求的阻力士袜，但試驗結(jié)果清楚地表明，單靠改進緊固方法和提高
機械性能等級共螺，還不能防止組合件的脫扣该肴。問題是螺栓和螺母兩者中的一個螺紋脫扣。正如研究結(jié)果所
示藐不，可以斷定解決這一問題最可行的方法是：增加O.8D螺母的高度尺寸匀哄。本附錄的目的不是提供指導(dǎo)試驗的詳細說明和改進螺母設(shè)計的方法。如有必要雏蛮，讀者可查閱1997年SAE學(xué)會報第770420號論文涎嚼，
E.M.Alexander，《螺紋組合件的分析與設(shè)計》(Analysis and Design of Threaded Assemblies)挑秉。
對4～6級的螺母法梯，根據(jù)Alexander的理論，不按ISO 898—1給出的螺栓的最大硬度250 HV(表
A1)犀概，因為最大硬度只在螺栓末端或頭部出現(xiàn)立哑。所以，應(yīng)按螺栓螺紋旋合部分實際的最大硬度(表A2)進
行計算姻灶。
類似分級給出的硬度值铛绰，早在ISO／R 898—1：1968中已有規(guī)定。
上述著作說明铡畜，有很多因素影響螺紋脫扣強度丈巩。包括：精度、螺距那梭、螺母小徑的喇叭口超丛、螺母內(nèi)倒角的大小、螺母與螺栓螺紋的強度搭配、旋合長度逢棺、螺母及類似的(如六角法蘭面)對邊寬度贷挠、摩擦系數(shù)、夾緊中的螺紋扣數(shù)等理促。在此基礎(chǔ)上對各種規(guī)格的緊固件進行分析表明：以往用一個固定的螺母公稱高度(如0.8D)是不適當(dāng)?shù)奶恼颍鴮幙蓪γ總�標(biāo)準(zhǔn)的組合件設(shè)計給出一個適當(dāng)?shù)拿摽蹚姸群钢帷０创朔治鼋o出的螺母高度控栓，見表A3。
可以看出相梭，螺母有兩種型式辽乎，2型約比1型高10%。1型高度主要適用于性能等級4涂滴、5友酱、6、8柔纵、10和12(最大到M16)級缔杉，而2型尺寸則主要適用于性能等級8、9和12搁料。2型螺母主要為9.8級螺栓和螺釘提供了一個經(jīng)濟的冷成型螺母或详，也為12.9級螺栓和螺釘提供了具有良好韌性的熱處理螺母。兩種型式的螺母預(yù)期的適用范圍見表5郭计。由表5可見霸琴，增加螺母型式并不意味著成倍增加螺母品種。
1型和2型螺母的重疊昭伸，僅有兩種情況梧乘。對于1型：小于、等于M16的8級螺母庐杨，允許不淬火和回火
(冷成型选调、低碳)；大于M16的8級螺母必須淬火并回火律愉。此時臭呀，就有可能使用不淬火和回火的、較厚的
2型螺母代替1型螺母磷砌，這是綜合分析的經(jīng)濟問題币遮。對于12級：規(guī)格大于M16的使用1型螺母不合適。
由于要求保證載荷粒删，而需要提高螺母硬度躏印，結(jié)果削弱了韌性。從實用觀點出發(fā)，是需要韌性的笋俭。因此捏趴，在這種情況下，需要使用較厚的沦恩、淬火并回火的2型螺母筑唁。如有必要與可能，限制使用規(guī)格大于M16的螺母拒惯，則對12級螺母不發(fā)生1型與2型重疊饺饭。
螺母的尺寸根據(jù)組合件的強度指標(biāo)確定以后，再用限定螺紋尺寸的淬硬芯棒測定這些螺母的保證
載荷职车。結(jié)果瘫俊，同一性能等級的螺母，其保證應(yīng)力不是一個常數(shù)悴灵，隨規(guī)格而變化扛芽。表5給出的是修訂后的保證應(yīng)力和硬度值。性能等級為04和05(以前的06)級降低承載能力的六角薄螺母积瞒，也在表5中給出川尖。對這些螺母的設(shè)計，沒有考慮脫扣強度茫孔，而是簡單地按固定的O.6D規(guī)定高度叮喳。
表5按機械用緊固件常用的6H標(biāo)準(zhǔn)公差給出保證應(yīng)力。當(dāng)用于較大公差或間隙時银酬，這些應(yīng)力應(yīng)按
表1給出的系數(shù)進行修正嘲更。
表5及表1僅適用于粗牙螺紋，對細牙螺紋的螺母揩瞪，見ISO 898—6(GB／T 3098.4)赋朦。
表1給出的載荷，是按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小硬度為45 HRC和螺紋公差5 h 6 g(大徑為6 g下限的
1／4處)的試驗芯棒給出的慕怀。
ISO 898—1和ISO 898—2(GB／T 3098.1和GB／T 3098.2)機械性能標(biāo)準(zhǔn)线盔，ISO 4014～4018
(GB／T 5780～5784)六角頭螺栓標(biāo)準(zhǔn)和ISO 4032～4036(GB／T 6170、GB／T 6175阐祭、GB／T 41柄童、
GB／T 6172和GB／T 6174)六角螺母標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布。這些標(biāo)準(zhǔn)反映了機械性能的修訂搬挡、螺母高度尺寸以
及對邊寬度的修改(M10免趋、M12、M14和M22的對邊寬度分別由17术拇、19蔬透、22和32 mm棱歹，改為16、18发荧、21和34 mm)馁梁，這些正是ISO/TC 2所建議的。
IS0 898的本部分對有滿負載能力的螺母的性能等級說明如下：
當(dāng)指定了性能等級的螺栓或螺釘刃唤，用符合表2規(guī)定的相應(yīng)性能等級的螺母與其配套時隔心，該組合件預(yù)
期達到的承載能力為：當(dāng)螺栓或螺釘?shù)念A(yù)緊力等于螺栓的保證載荷或屈服載荷時，螺紋不會脫扣尚胞。此外硬霍，
考慮到安裝時超擰不可避免，因此對規(guī)格小于等于M39和性能等級小于等于12級辐真，以及螺紋公差為
6H的螺母的幾何尺寸和機械性能設(shè)計為具有較高的脫扣強度(甚至在最不利的最小實體條件下须尚，也要
比螺栓斷裂強度至少高出10%)。這樣侍咱，當(dāng)超擰時，可以警告使用者密幔，安裝方法不當(dāng)楔脯。
某些使用標(biāo)準(zhǔn)者，當(dāng)然不能參與詳細的研究工作胯甩，希望本注釋能幫助理解有關(guān)難題昧廷。
表A1 螺栓和螺釘?shù)男阅艿燃?/DIV>
|
性能等級 |
3.6 |
4.6 |
4.8 |
5.6 |
5.8 |
6.8 |
8.8 |
9.8 |
10.9 |
12.9 |
|
≤M16 |
>M16 |
|
抗拉強度σb
N/mm2 |
公稱 |
300 |
400 |
400 |
500 |
500 |
600 |
800 |
800 |
900 |
1 000 |
1 200 |
|
min |
330 |
400 |
420 |
500 |
520 |
600 |
800 |
830 |
900 |
1 040 |
1 220 |
|
維氏硬度 max |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
250 HV |
320 HV |
335 HV |
360 HV |
380 HV |
435 HV |
表A2 螺栓螺紋旋合部分實際的最大硬度
|
性 能 等 級 |
最 大 硬 度 |
|
3.6
4.6；4.8
5.6偎箫；5.8
6.8 |
158 HV
180 HV
220 HV
250 HV |
表A3 六角螺母的高度
|
螺紋規(guī)格
D |
對邊寬度
s
mm |
螺母高度m姚熊，mm |
|
1型 |
2型 |
|
min |
max |
m/D |
min |
max |
m/D |
|
M5 |
8 |
4.4 |
4.7 |
O.94 |
4.8 |
5.1 |
1.02 |
|
M6 |
10 |
4.9 |
5.2 |
O.87 |
5.4 |
5.7 |
O.95 |
|
M7 |
11 |
6.14 |
6.50 |
O.93 |
6.84 |
7.20 |
1.03 |
|
M8 |
13 |
6.44 |
6.80 |
O.85 |
7.14 |
7.50 |
O.94 |
|
M10 |
16 |
8.04 |
8.40 |
O.84 |
8.94 |
9.30 |
O.93 |
|
M12 |
18 |
10.37 |
10.80 |
O.90 |
11.57 |
12.OO |
1.OO |
|
M14 |
21 |
12.1 |
12.8 |
O.91 |
13.4 |
14.1 |
1.01 |
|
M16 |
24 |
14.1 |
14.8 |
O.92 |
15.7 |
16.4 |
1.02 |
|
M18 |
27 |
15.1 |
15.8 |
O.88 |
16.9 |
17.6 |
O.98 |
|
M20 |
30 |
16.9 |
18.O |
O.90 |
19.O |
20.3 |
1.02 |
|
M22 |
34 |
18.1 |
19.4 |
O.88 |
20.5 |
21.8 |
O.93 |
表A3(完)
|
螺紋規(guī)格
D |
對邊寬度
s
mm |
螺母高度m，mm |
|
1型 |
2型 |
|
min |
max |
m/D |
min |
max |
m/D |
|
M24 |
36 |
20.2 |
21.5 |
O．90 |
22.6 |
23.9 |
1．OO |
|
M27 |
41 |
22.5 |
23.8 |
O．88 |
25.4 |
26.7 |
O．99 |
|
M30 |
46 |
24.3 |
25.6 |
O．85 |
27.3 |
28.6 |
0.95 |
|
M33 |
50 |
27.4 |
28.7 |
O．87 |
30.9 |
32.5 |
O．98 |
|
M36 |
55 |
29.4 |
31．O |
O．86 |
33.1 |
34.7 |
O．96 |
|
M39 |
60 |
31.8 |
33.4 |
0.86 |
35.9 |
37.5 |
O．96 |
