Пара трения нержавейка сталь

Обновлено: 03.05.2024

Приведены осреднённые значения статического коэффициента сухого трения (без смазки) и значения коэффициента трения покоя со смазкой в сравнении для различных металлов и сплавов. Уточнённые значения коэффициента трения покоя зависят от шероховатостей контактных поверхностей, наличия на них окисной плёнки, влажности воздуха, нагрузки и времени нахождения в покое под нагрузкой. Значения коэффициентов трения со смазкой также зависят от её типа, толщины смазочного слоя, физических и химических свойств применяемой смазки и рабочей температуры.

Статический коэффициент трения (страгивания)

Коэффициент сухого трения (без смазки)

Алюминий - Алюминий 1.05 - 1.35

Бронза - Сталь 0.30

Кадмий - Кадмий 0.50

Кадмий - Хром 0.41

Чугун - Чугун 1.10

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.40

Хром - Хром 0.41

Медь - Медь 1.00

Медь - Низкоуглеродистая сталь 0.53

Магний - Магний 0.60

Никель - Никель 0.70 - 1.1

Серебро - Серебро 1.40

Сталь - Сталь 0.50 - 0.80

Цинк - Цинк 0.60

Сталь - Латунь 0.35

Сталь - Алюминий 0.38

Коэффициент трения со смазкой

Алюминий - Алюминий 0.3

Бронза - Сталь 0.19

Кадмий - Кадмий 0.05

Кадмий - Хром 0.34

Чугун - Чугун 0.07

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.21

Хром - Хром 0.34

Медь - Медь 0.08

Медь - Низкоуглеродистая сталь 0.18

Магний - Магний 0.08

Никель - Никель 0.28

Серебро - Серебро 0.55

Сталь - Сталь 0.16

Цинк - Цинк 0.04

Сталь - Латунь 0.19

Сталь - Алюминий 0.18

НИОКР в машиностроении

Инновационное импортозамещение

г. Коломна, Московская область
Россия, 140400

Содержание

Наша группа инженеров
Услуги
Результаты
Инженерные расчёты онлайн
Информация для инженеров
Статьи

Услуги и опытная продукция

Опытно-конструкторские работы
Инженерные расчёты и моделирование
Экспертиза и анализ
Расчёт, конструирование и модернизация торцевых уплотнений, изготовление опытных образцов
Обход патентов конкурентов
Погодозависимая автоматика отопления и горячего водоснабжения
Микропроцессорные устройств мониторинга и диагностики

© Copyright Шепелёв А.В & Шепелёв В.А. | Информация настоящего сайта защищена Гражданским кодексом РФ, а также другими международными законами. Копирование и/или использование любой части информации с настоящего сайта без указания прямой ссылки на него и без согласия авторов не допускается. Информация, опубликованная на настоящем интернет-ресурсе, не является публичной офертой, предоставлена по принципу "как есть", без каких-либо гарантий. Уточнённые инженерные расчеты и консультации, а также опытно-конструкторские работы, выполняются на договорных условиях.

Нагрузки и моменты затяжки нержавеющего крепежа

Крепежные изделия из нержавеющей являются идеальным выбором для наружных креплений, морской среды и применений, связанных с агрессивными химическими веществами или экстремальными температурами. Как и в случае со всем стальным резьбовым крепежом, правильная затяжка болтов из нержавеющей стали имеет решающее значение для эксплуатационной надежности соединения и устойчивости к усталостным нагрузкам.

В приведенной ниже таблице представлены предельные предварительные нагрузки и рекомендуемые максимальные моменты затяжки для нержавеющих болтов из аустенитных сталей А1/А2/А4 в зависимости от их номинального диаметра, класса прочности и коэффициента трения. Это справочные значения, основанные на отраслевых испытаниях, которые обеспечивают максимальные значения зажима при минимальном риске заедания.

продолжение таблицы

Резьба	Коэффициент трения	Предварительная нагрузка (кН). Классы стали			Момент затяжки (Нм). Классы стали			Мин. разрушающий крутящий момент (Нм)
Резьба	Коэффициент трения	A1-50	A2-70	A4-80	A1-50	A2-70	A4-80	A1-50	A1-70	A4-80
M10	0.1	9.32	20	20	13.7	30	39.4	46	65	74
	0.2	7.58	16.2	16.2	20.3	44	58
	0.3	6.14	13.1	13.1	24	51	69
M12	0.1	13.6	29.1	29.1	23.6	50	67	80	110	130
	0.2	11.1	23.7	23.7	34.8	74	100
	0.3	9	19.2	19.2	41	88	117
M14	0.1	18.7	40	40	37.1	79	106	210	290	330
	0.2	15.2	32.6	32.6	56	119	159
	0.3	12.3	26.4	26.4	66	141	188
M16	0.1	25.7	55	55	56	121	161
	0.2	20.9	44.9	44.9	86	183	245
	0.3	17	36.4	36.4	102	218	291
M18	0.1	32.2	69	69	81	174	232
	0.2	26.2	56.2	56.2	122	260	346
	0.3	21.1	45.5	45.5	144	380	411
M20	0.1	41.3	88.6	88.6	114	224	325
	0.2	33.8	72.4	72.4	173	370	494
	0.3	27.4	58.7	58.7	205	439	586
M22	0.1	50	107	107	148	318	424
	0.2	41	88	88	227	488	650
	0.3	34	72	72	272	582	776
M24	0.1	58	142	142	187	400	534
	0.2	47	101	101	284	608	810
	0.3	39	83	83	338	724	966

Резьба	Коэффициент трения	Предварительная нагрузка (кН). Классы стали			Момент затяжки (Нм). Классы стали			Мин. разрушающий крутящий момент (Нм)
Резьба	Коэффициент трения	A1-50	A2-70	A4-80	A1-50	A2-70	A4-80	A1-50	A1-70	A4-80
M27	0.1	75	275
	0.2	61	421
	0.3	50	503
M33	0.1	91	374
	0.2	75	571
	0.3	61	680
M36	0.1	114	506
	0.2	94	779
	0.3	76	929
M39	0.1	135	651
	0.2	110	998
	0.3	89	1189

Коэффициенты трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать, так как они могут варьироваться в зависимости от многих факторов: сочетания материалов, чистоты и качества обработки поверхности, типа смазки. Поэтому эта информация предназначена только в качестве руководства и не может служить основанием для проведения расчетов на прочность ответственных болтовых соединений.

Почему возникает заедание при затяжке крепежа из нержавеющей стали?

В присутствии кислорода нержавейка образует на поверхности оксидную пленку, которая защищает изделие от негативного воздействия окружающей среды. Во время затягивания крепежа, когда давление между соприкасающимися и скользящими поверхностями резьбы возрастает, защитные оксиды разрушаются, возможно, стираются. Без оксидного покрытия металлические выступы резьбы соприкасаются друг с другом. Это, в свою очередь, создает трение, вызывающее нагрев и схватывание металлов между собой. В крайнем случае это приводит к заеданию резьбы, но если затягивание продолжится, резьба может быть сорвана.

Как решить проблему заедания нержавеющего крепежа?

Если происходит заедание, то из-за высокого трения крутящий момент не будет преобразован в предварительную нагрузку болта. Чтобы устранить проблему, рекомендуется:

Следить за тем, чтобы резьбовые участки деталей были чистыми и не имели заусенцев, металлических частиц, стружки, песка или пыли.
Затяжка винтов на малых оборотах без перерывов. По мере увеличения скорости вращения увеличивается тепловыделение. По мере увеличения температуры увеличивается и тенденция к заеданию резьбы.
Использование крепежа с накатанной резьбой. Накатка приводит к меньшей шероховатости поверхности. Большинство широко продаваемых серийно выпускаемых винтов и болтов из нержавеющей стали имеют накатанную резьбу.
Смазывание внутренней и/или внешней резьбы при сборке может предотвратить заедание. Наиболее эффективны резьбовые пасты с высоким содержание твердых смазок.

В современных стальных конструкциях болтовые соединения из нержавеющей стали используются в основном в узлах без предварительного натяга, на что есть несколько причин. Нержавеющий крепеж, находящийся в состоянии постоянной нагрузки имеет тенденцию к ползучести, что может привести к серьезным потерям преднатяга в болтовых соединениях. Кроме того, вызывает проблемы подверженность нержавеющей стали заеданию, из-за чего невозможно точно определить коэффициент трения, даже несмотря на то, что это явление может быть значительно уменьшено за счет использования подходящих смазочных материалов. Для определения безопасного уровня предварительного натяга и момента затяжки нержавеющих болтов необходимо проведение испытаний для каждого возможного сценария применения.

Марки нержавеющей стали AISI, ГОСТ, SUS. Таблицы, расшифровка, сравнение

Статья поможет сделать правильный выбор марки нержавеющей стали, подобрать аналоги иностранных сплавов, сравнить химический состав и свойства по таблице и получить ответы на часто задаваемые вопросы.

Нержавеющий крепеж изготавливается из различных марок коррозионно-стойкой стали. Каждая из них обеспечивает разную степень сопротивляемости процессам коррозии, которая значительно выше, чем у обычной стали. Существует несколько стандартов на нержавеющие стали (НЖ), разработанные в России, Америке, Японии и странах Европы.

Какую сталь можно назвать нержавеющей?

Все стали имеют одинаковый базовый состав: железо и углерод. Но нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома для образования защитной пленки оксида хрома, которая предотвращает дальнейшую поверхностную коррозию и препятствует ее распространению во внутреннюю структуру металла. В зависимости от марки его количество может доходить до 24%, кроме того, в состав могут быть включены дополнительные легирующие компоненты, такие как молибден, никель, титан, алюминий, медь, азот, фосфор или селен.

Существование нескольких марок нержавеющей стали затрудняет выбор, особенно когда названия и составы двух сплавов почти одинаковы. Это относится к наиболее распространенным маркам А2 и А4, где буква «А» указывает на принадлежность нержавейки к аустенитной группе (Austenitic), из которой производится 70% всех нержавеющих изделий. Данная маркировка пришла к нам из Германии.

Нержавеющая сталь А2 или А4 – какая лучше?

Химический состав сплавов А2 и А4 практически одинаков (18% хрома, 8% никеля, 0,08% углерода), за исключением одного легирующего компонента – молибдена, который добавлен в сталь А4 в количестве 2-3%. Что это дает? – Это повышает способность противостоять коррозии при воздействии химикатов, кислот, хлора, солевых растворов. Таким образом, крепеж из стали А4 лучше подходит для экстремальных условий окружающей среды, таких как плавательные бассейны, прибрежная зона, химические производства и т. д.

Нержавейка А2 и 304 / А4 и 316 – это одно и тоже?

Каждая марка имеет приближенные аналоги в различных системах классификаций:

A2 по химическому составу идентична 304 (AISI), 1.4301 (DIN, EN), 12Х18Н10 (ГОСТ).
A4 по химическому составу идентична 316 (AISI), 1.4401 (DIN, EN), 03Х17Н14М2 (ГОСТ).

Европейские производители часто используют и другую маркировку стали 304 (А2) – 18/8 или 18/10. Цифры обозначают процентное содержание хрома и никеля в составе, что является более понятным для рядового покупателя. Маркировка 316 (А4) выглядит так: 18/8/3, где 3 – легирующая добавка молибдена.

Что означает буква L в 304L, 316L?

L означает «низкоуглеродистый». Это вариант нержавеющей стали, содержащий меньше углерода. Сплав состоит из 0,02% углерода вместо 0,05%. Это не влияет на качество стали, но повышает ее стойкость при горячей сварке в среде TIG или MIG. Низкое содержание углерода в сплавах 304L, 316L помогает свести к минимуму/устранить выделение карбида в процессе сварки. Это позволяет использовать нержавеющую сталь 304L в состоянии «после сварки» даже в агрессивных средах.

Магнитная и немагнитная нержавейка

Нержавеющие стали, проявляющие магнитные свойства в любой состоянии:

Ферритные – марки 409, 430 и 439.
Мартенситные – марки 410, 420, 440.

Группа нержавеющих сталей, которые НЕ являются магнитными в необработанном, отожженном состоянии, но изготовленные из них крепежные изделия методом холодной штамповки могут стать слегка магнитными:

Фактически весь нержавеющий крепеж, поступающий из Китая и других стран, в той или иной степени является магнитным. Изделия из нержавейки 304 (A2) более магнитны, чем из 316 (A4). Холодное штампование и нарезание резьбы приводят к тому, что болты из нержавеющей стали становятся слабомагнитными, некоторые – в большей степени, некоторые – в меньшей, в зависимости от размера детали и скорости процесса обработки.

Какая нержавеющая сталь пищевая?

Пищевая нержавеющая сталь – это сталь, которая отвечает всем критериям, чтобы считаться термостойкой и безопасной для приготовления, приёма и хранения пищевых продуктов. Наиболее распространенной пищевой нержавейкой является тип А2 и ее эквиваленты AISI 304, 18/8 и 18/10.

Что означает маркировка А2-70, А2-80?

Крепеж, соответствующий маркировке A2-70 и А2-80, представляет собой холодно-обработанную деталь из нержавеющей стали А2 (AISI 304) с минимальной прочностью на разрыв 700 Н/мм² и 800 Н/мм² соответственно. Эта марка устойчива в широком диапазоне атмосферных сред и пресной воде. Аустенитная структура придает превосходную прочность и износостойкость даже при криогенных температурах.

Какой болт прочнее: нержавеющий или стальной класса 8.8, 10.9?

Прочность болта измеряется в МПа или Н/мм² и равно временному сопротивлению на разрыв, выше которого происходит его разрушение. Болт из нержавеющей стали класса прочности 80 имеет одинаковую прочность с болтом класса 8.8 из углеродистой стали, а именно 800 Н/мм². Высокопрочные болты 10.9 отличаются большей прочностью, равной 1000 Н/мм².

Примечание: при равных значениях прочности на растяжение, нержавеющие болты имеют меньший предел текучести, а это значит, что уже при меньших нагрузках с ними может произойти пластическая деформация.

Сталь А1 – это нержавейка?

Нержавеющая сталь А1 (она же 303, 1.4305) является самой легкообрабатываемой из всех аустенитных марок, что обусловлено увеличенным содержанием серы в составе. Однако добавление серы снижает коррозионную стойкость сплава до уровня ниже, чем у А2, и приводит к небольшому снижению ударной вязкости.

Марка А1 используется в тех областях, где требуется высокоточная механическая обработка деталей, поэтому она является наиболее подходящей для изготовления штифтов DIN 1471, DIN 1472, DIN 1473 со строгими допусками или, например, пломбировочных винтов DIN 404 с отверстиями в головке, которые можно получить только путем высверливания.

Чем отличаются марки AISI304 и SUS304?

Ничем! Основное различие между этими двумя сплавами заключается не в каких-либо физических свойствах или характеристиках, а в том, как они упоминаются в американских и японских источниках. Это близкие аналоги наиболее универсальной и широко используемой нержавеющей стали А2.

AISI304 – американский институт чугуна и стали
SUS304 – японский стандарт JIS

Все нержавеющие стали можно разделить на три группы:

Элементы, не указанные в таблице, не могут быть добавлены без согласования с заказчиком, за исключением элементов, предназначенных для завершения плавления. Должны быть предприняты все меры чтобы исключающий попадание таких элементов из отходов и сырья, которые могут изменить механические свойства или применяемость стали.

a Приведены максимальные значения, если не указано иное.
i Молибден может присутствовать по решению изготовителя стали. В случае если содержание молибдена влияет на условия применения стали, его содержание должно быть согласовано между изготовителем и потребителем стали.
k Если содержание хрома менее 17 %, содержание никеля должно быть не менее 12 %.
l Для аустенитных сталей с минимальным содержанием углерода 0,03 % содержание азота не должно превышать 0,22 %.

В таблице приведены лишь самые распространенные сплавы, используемые для изготовления крепежных изделий, такелажа, цепей, тросов, фурнитуры, замков-защелок, которые можно купить в нашем магазине.

Коэффициент сухого трения скольжения стали

Приведены значения коэффициента сухого трения скольжения и скорости массового износа пары аустенитная нержавеющая сталь - углеродистая сталь для постоянного радиуса скольжения 25 мм, разных величин контактных давлений p_c, относительных скоростей скольжения v, в зависимости от шероховатости Ra контактных поверхностей при относительной влажности воздуха 70%.

Динамический коэффициент трения (скольжения)

Коэффициент сухого трения стали в зависимости от контактного давления

p_c = 0.354 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.33

p_c = 0.531 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.27

p_c = 0.707 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.23

Коэффициент сухого трения стали в зависимости от скорости скольжения

v = 1 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.23

v = 1.5 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.27

v = 2 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм f ≈ 0.30

Скорость износа стальных поверхностей для разных контактных давлений

p_c = 0.354 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 1.8 мг/мин

p_c = 0.531 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 2.4 мг/мин

p_c = 0.707 МПа | v = 1 м/c | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 3.2 мг/мин

Скорость износа стальных поверхностей для разных скоростей скольжения

v = 1 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 2.4 мг/мин

v = 1.5 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 3.6 мг/мин

v = 2 м/c | p_c = 0.531 МПа | Ra ~ 0.35 мкм ≈ 4.5 мг/мин

Читайте также: