Pręt gwintowany: wytrzymałość klas 4.8, 8.8 i 10.9

DIN 976-1 opisuje pręt gwintowany jako śrubę dwustronną z gwintem metrycznym. Klasy stalowych prętów — 4.8, 5.8, 8.8, 10.9 — pochodzą z ISO 898-1, która obejmuje śruby, wkręty i śruby dwustronne. Pręt oznaczony 8.8 musi więc spełnić te same minimalne siły co śruba 8.8 tej samej średnicy. Czym DIN 976 różni się od starszej DIN 975, opisujemy w porównaniu DIN 975 i DIN 976.

Różnica jest jedna i ważna: pręt nie ma części gładkiej. Przekrój czynny gwintu As jest jego przekrojem na całej długości, więc nośność pręta liczy się zawsze na As — przy rozciąganiu i, w konstrukcjach stalowych, przy ścinaniu. Według PN-EN 1993-1-8 płaszczyzna ścinania przechodzi wtedy zawsze przez gwint, a w gwincie współczynnik αv wynosi 0,6 dla klasy 8.8 i 0,5 dla klas 4.8 i 10.9. Ścinanie w gwincie i w części gładkiej porównujemy w artykule nośność śrub.

Klasa ma ten sam zapis co na łbie śruby: pierwsza liczba razy 100 to nominalna wytrzymałość na rozciąganie Rm w MPa, druga mówi, jaką część Rm stanowi granica plastyczności. Pręt 4.8 jest ze stali węglowej bez ulepszania cieplnego: Rm min. 420 MPa, naprężenie od obciążenia próbnego 310 MPa. Pręt 8.8 jest hartowany i odpuszczany: Rm min. 800 MPa do M16 i 830 MPa powyżej, naprężenie próbne 580 i 600 MPa. Jak odczytać każdą klasę, wyjaśniamy w artykule klasy wytrzymałości śrub.

Do M16 pręt 8.8 przenosi przed zerwaniem ok. 1,9 raza więcej niż pręt 4.8 tej samej średnicy (800 wobec 420 MPa), a 10.9 — prawie 2,5 raza więcej. Pręt 4.8 zamontowany w miejsce 8.8 zmniejsza więc zapas połączenia mniej więcej o połowę, choć niczym się od niego nie różni na oko. W katalogu jest też klasa pośrednia, 5.8 — np. pręt DIN 975 w klasach 5.8 i 8.8. ISO 898-1 daje jej Rm min. 520 MPa; siła zrywająca M10 to 30,2 kN, M12 — 43,8 kN, M16 — 81,6 kN.

Tabele dla klas 8.8, 10.9 i 12.9 do M24 są w artykule nośność śrub. Tu — klasa 4.8, której tam nie ma, w pełnym zakresie ISO 898-1.

Pręty sprzedaje się w średnicach większych niż typowe śruby z półki, więc tabela musi sięgać dalej. ISO 898-1 podaje siły do M39 — na tej średnicy kończy się jej zakres.

Pręty od M42 wzwyż leżą poza zakresem ISO 898-1, która obejmuje gwinty od M1,6 do M39. Ich własności mechaniczne potwierdza dokument kontroli producenta, a nie tablica normy.

Pręt opisany tylko normą wymiarową i powłoką — „pręt gwintowany DIN 976, ocynk biały” — nie ma deklarowanej klasy, więc nie ma też sił z ISO 898-1. Takiemu prętowi, w katalogu np. krótkim szpilkom DIN 976 w ocynku białym, nie przypisuje się wartości z tabel, nawet najniższych.

Podobnie jest z prętem ze stali 42CrMo4. 42CrMo4 to gatunek stali stopowej do ulepszania cieplnego, a nie klasa wytrzymałości: ile pręt przeniesie, zależy od obróbki cieplnej, a deklaruje to producent w dokumencie kontroli. Pręty z gwintem trapezowym ze stali C15 też nie mają klasy ISO 898-1 — to elementy napędów śrubowych, opisane w artykule gwint trapezowy.

Pręty nierdzewne mają klasy z ISO 3506-1: A2-70 i A4-70 — Rm min. 700 MPa i Rp0,2 min. 450 MPa, A4-80 — 800 i 600 MPa. Pręt A2-70 zrywa się przy mniejszej sile niż 8.8 i trwale wydłuża się dużo wcześniej. Różnice między gatunkami — w artykule A2 czy A4.

Litera U po klasie — 8.8U, 4.8U — oznacza element ocynkowany ogniowo, którego gwint wykonano przed cynkowaniem w tolerancji 6az, zmniejszonej o miejsce na grubą powłokę. Taki pręt łączy się z nakrętką ocynkowaną ogniowo z gwintem 6H, gwintowaną po cynkowaniu. Nakrętka z gwintem powiększonym (6AZ), przeznaczona do śrub z gwintem normalnym, ma na pręcie U za duży luz — ISO 965-4 ostrzega, że takie połączenie grozi zerwaniem gwintu.

Zmniejszony gwint ma mniejszy przekrój. Dlatego dla rozmiarów M8 i M10 w tolerancji 6az ISO 898-1 odsyła klasy 8.8 i 10.9 (oraz 4.6 i 5.6) do obniżonych sił wg ISO 10684, a nie do tabel powyżej. Dotyczy to także pręta 8.8U w ocynku ogniowym w rozmiarze M10.

Pręt przeniesie tyle, na ile pozwoli nakrętka. ISO 898-2 wymaga nakrętki co najmniej klasy 5 do pręta 4.8, klasy 8 do 8.8 i klasy 10 do 10.9 — tak samo jak przy śrubach. Słabsza nakrętka może zostać zerwana z gwintu, zanim pręt osiągnie obciążenie próbne, a niskie nakrętki klas 04 i 05 nie są nakrętkami nośnymi. Szerzej o parach śruba–nakrętka — w artykule jak dobrać nakrętkę do śruby.

Do przedłużania prętów służą nakrętki złączne DIN 6334 o długości trzech średnic gwintu — wg karty normy M10 ma 30 mm, M16 — 48 mm. W katalogu są m.in. złączki DIN 6334 klasy 10 w cynku płatkowym.