Сравнительная таблица значений твёрдости и классов прочности крепёжных изделий

Твердость и прочность крепежных изделий: ключевые характеристики качества

Почему у саморезов слизываются шлицы, а биты отверток и шуруповертов – стираются? Как выбрать биту, чтобы она служила долго, а крепеж не портился?

Мы уже рассматривали важность классов прочности крепежных изделий, учитывали маркировку и проверяли их прочность. Однако для инструмента, например, для бура или биты, твердость является ключевой характеристикой качества. Хорошая отвертка должна создавать ощущение твердости, а не «пластилина».

Прочность – это свойство материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

Твердость материала — это его способность сопротивляться проникновению более твердого тела, называемого индентором. В лабораторных и промышленных условиях твердость измеряется различными методами, в зависимости от свойств материала. По способу приложения нагрузки методы определения твердости делятся на статические и динамические.

Зная твердость материала, можно понять, какие функции он способен выполнять, и выбрать подходящий материал. В промышленности по твердости выбирают материалы деталей в паре трения, чтобы они не изнашивались раньше времени. Также твердость влияет на выбор материала режущего инструмента и сверлящего в зависимости от материала, который он обрабатывает. Например, для просверливания бетонных стен необходимо более твердое сверло (бур), чем для деревянных.

Твердость материала также влияет на выбор крепежа: саморезы для металла должны быть тверже, чем для дерева. При вкручивании шурупов и саморезов ребра биты упираются в шлиц и давят на них, передавая момент вращения. Если бита сделана из более мягкого материала, чем метиз, то ребра будут продавливаться и быстро стираться.

Соответствие твердости по Виккерсу, Бринеллю и Роквеллу

Чем тверже материал, тем он более хрупкий, а мягкие материалы более упруги и лучше справляются с ударными нагрузками.

В лабораторных и промышленных условиях используют профессиональные стационарные или портативные твердомеры, а твердость измеряют по следующим методикам. Применение различных методов измерения твёрдости обусловлено разными свойствами материалов. Для мягких и твердых материалов твердость измеряется по-разному. Мягкий материал разрушится, если его измерять, как твердый, а результат будет неверным.

Метод измерения твердости по Бринеллю (HB)

Измерение твёрдости по Бринеллю производят посредством вдавливания твердотельного шарика определённого нормативом диаметра (10 мм, 5 мм, 2.5 мм) в заготовку. Это статический метод. По размеру лунки и специальным таблицам определяют твёрдость и обозначают её буквами HB. Твердость определяется как отношение нагрузки, действующей на шарик, к поверхности отпечатка.

Метод измерения твердости по Роквеллу (HR)

Метод определения твердости подразумевает под собой, что в изделие вдавливается алмазный конус с углом 120 градусов или стальной шарик диаметром 1.59 мм. В этом методе используют две нагрузки: сначала предварительную в 10 кгс, затем после обнуления шкалы – основную. Твердость определяют по встроенной в прибор шкале автоматического нагружения и времени выдержки. Обозначают буквами HR и третьей буквой, которая обозначает шкалу, по которой проводили измерение. Чаще всего используются «А» и «С».

Метод измерения твердости по Виккерсу (HV)

Измерение твердости по Виккерсу также относится к статическим методам и осуществляется вдавливанием пирамидки с алмазным наконечником с углом 136 градусов, четырьмя гранями и равными сторонами. Затем измеряются диагонали отпечатка и вычисляется среднее арифметическое. Далее по таблице из норматива определяют твёрдость и обозначают ее буквами HV.

Метод измерения твердости по Шору

К динамическому методу можно отнести способ отскока по Шору. С помощью него измеряют твердость, в основном, металлов. Твердость определяют по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боек, падающий с определенной высоты. Такой способ используется в динамических датчиках.

Несмотря на то, что твердость и прочность – это разные характеристики материала, которые нельзя путать, между ними существует зависимость. Например, взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твёрдостью представлена в таблице 3 ГОСТ Р ИСО 898-1-2011. Также зависимость между классами прочности и твердостью крепежных изделий по разным методикам приведена в таблице ниже.

Таблица соответствия твердости и класса прочности крепежных изделий

Твердость по Виккерсу HV 10	Твердость по Бринеллю HB	Твердость по Роквеллу		Предел прочности МПа**	Сравнительная шкала твёрдости крепёжных изделий (за основу взята твёрдость по Викерсу)
					Болты и винты					Гайки m ≥ 0,5 d					Гайки m < 0,5 d и винты				Шайбы и кольца
		HRB	HRC		4.6	5.6	8.8	10.9	12.9	5	6	8 04	10 05	12	14 H	17 H	22 H	45 H	Ст.	Зак. Ст	Пр. Ст
80	76,0			255
85	80,7	41,0		270
90	85,5	48,0		285
95	90,2	52,0		305															100
100	95,0	56,2		320
105	99,8			335
110	105	62,3		350
115	109			370	120
120	114	66,7		385						130/ 142
125	119			400
130	127	71,2		415
135	128			430											140				140
140	133	75,0		450							150/ 170
145	138			465
150	143	78,7		480		155
155	147			495
160	152	81,7		510
165	156			530												170
170	162	85,0		545
175	166			560
180	171	87,1		575								188/ 233
185	176			595
190	181	89,5		610
195	185			625
200	190	91,5		640
205	195	92,5		660
210	199	93,5		675											Mu
215	204	94,0		690											215
220	209	95,0		705													220
225	214	96,0		720
230	219	96,7		740
235	223			755
240	228	98,1		770
245	233			785			≤M16
250	238	99,5		800			250									245
255	242			820	250	250													250
260	247	(101)		835
265	252			850			≤M16						272
270	257	(102)		865			255
275	261			880
280	266	(104)		900
285	271			915																295
290	276	(105)		930										295
295	280			950											G St/ 290
300	285			965
310	295			994			≤M16	320												300
320	304			1030			320
330	314			1060
340	323			1095			≤M16										330
350	333			1125			335
360	342			1155								302/ 353	353	353
370	352			1190
380	361			1220					385
390	371			1255				380
400	380			1290
410	390			1320																400
420	399			1350																	430
430	409			1385
440	418			1420					435									450
450	428			1455
460	437			1485
470	447			1520
480	456			1555
490	466			1595
500	475			1630														560			530
ISO 18265, Таблица А.1					ISO 898-1					ISO 898-2					DIN 267-24, ISO 898-5				DIN 125-1	DIN 125-2	DIN 267-26

Приведённая выше сравнительная таблица значений твердости и классов прочности крепёжных изделий относится только к углеродистой стали, низколегированной стали и литой стали горячего формирования, прошедшей температурную обработку. Для высоколегированной стали могут иметь место значительные различия в полученных результатах. Также следует обратить внимание на то, что значения твёрдости могут отличаться в крайних значениях размеров одного и того же изделия.

**1МПА= 1 Н/мм²

Испытание бит для шуруповерта

Для испытания мы берем твердый дубовый брусок и будем вкручивать в него саморезы при помощи биты за 6 рублей и недорогой торсионной биты из профессиональной линейки, пригодной и для ударного шуруповерта, стоимостью 70 рублей.

Первая бита не справилась и с двумя саморезами, а при помощи второй удалось вкрутить в твердый брусок шесть саморезов и не повредить биту. Что и требовалось доказать: инструмент из твердого материала не может стоить так дешево.

Полный обзор методов измерения твердости и эксперимент с битами и саморезами смотрите в видео:

Где купить крепеж и метизы

Приобрести качественный крепеж на условиях В2В, крупного опта приглашает компания-производитель «КМП-Трейд». Оперативная доставка по Москве, Санкт-Петербургу, во все регионы России. Уточнить характеристики, условия поставок можно по телефону компании 8-800-222-75-57 или отправить заявку по почте mail@kmp-trade.ru.