Классификация и особенности применения болтов винтов и шпилек

Основные типы болтов

В соответствии с ГОСТ 27017-86 «Изделия крепежные. Термины и определения» болтом называется крепежное изделие в форме стержня с наружной резьбой на одном конце, с головкой на другом, образующее соединение при помощи гайки или резьбового отверстия в одном из соединяемых изделий. Отметим, что похожее определение в стандарте получает и винт: крепежное изделие для образования соединения или фиксации, выполненное в форме стержня с наружной резьбой на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом.

Полной ясности в вопросе, чем отличается болт от винта, нет до сих пор. Например, иногда признаком болта считают неполную резьбу, хотя существуют болты и с полной резьбой. Если резьба выполнена не по всей длине болта, то диаметр гладкой части стержня примерно такой же, как и диаметр резьбы, измеренный на вершинах ее витков. Но бывают и исключения.

Иногда говорят, что болт должен обязательно иметь шестигранную головку. Но, в то же время, болтами называют изделия с полукруглой и потайной головкой. Рассмотрим наиболее популярные варианты болтов, имеющиеся в ассортименте ЦКИ.

Шестигранная головка производится в нескольких модификациях: основная, с опорным выступом, с буртом, с фланцем.

Болты с шестигранной головкой и основной резьбой разделяют на  болты с полной (DIN 933) и неполной резьбой (DIN 931) и мелким и сверхмелким шагом резьбы (DIN 960 и DIN 961).

Отдельно могут быть выделены болты с шестигранной головкой с увеличенным размером под ключ для высоконагруженных предварительно напряженных резьбовых соединений стальных конструкций DIN 6914.

Болты с уменьшенным размером под ключ отличаются разнообразием исполнений.

Наряду с шестигранными головками болты могут иметь полукруглую головку:

низкую с квадратным подголовком (DIN 603)                                              с усом (DIN 607)

     И потайную головку:

 с усом (DIN 604)                      с высоким и низким квадратным подголовком (DIN 608)

К таким болтам устойчиво применяется определение «мебельный». Отчасти это объясняется тем, что некоторые из них широко применяются при производстве мебели. При этом усы и подголовки препятствуют проворачиванию изделия при сборке.

Примерами болтов называемых по назначению являются «откидной» и «приварной».

У откидного болта DIN 444 вместо привычной головки расположена втулка со сквозным отверстием – её еще называют кольцом. Как  правило, втулка сидит на оси и болт вращается вокруг нее. Толщина кольца и длина резьбы в конструкции могут варьироваться.

Приварной болт вообще мало похож на болт. На месте головы у него расположен маленький цилиндрический выступ. Часто это изделие называют ещё шпилька приварная.

Именно он обеспечивает стыковую сварку болта и основания. Вместо цилиндра с резьбой привариваться могут и другие внешние элементы.

Под формальное наименование «болт» попадают также болты анкерные и призонные.

Анкерные болты предназначены для замуровывания в бетон. Их стержень имеет резьбу на одном конце –  том, который выходит наружу. Форма другого конца может быть разной.

Его задача –  обеспечить максимальное сопротивление вырыву анкера из основания. Поэтому второму концу придают расширяющуюся форму. При установке болта эта часть опускается в шурф и заливается бетоном.

Призонный болт – это болт, диаметр гладкой части стержня которого обеспечивает его установку по посадке без зазора в точно обработанное отверстие. Для этого резьбовая часть исполняется заведомо меньшего диаметра.

Технология производства болтов

Наиболее распространенная технология производства болтов представлена на рисунке ниже.

Классификация винтов

Рассмотрим теперь винты, имеющиеся в ассортименте ЦКИ. Самая большая группа из них – винты общего назначения. Это с ними мы встречаемся ежедневно в быту и на производстве. Все они имеют стержень с полной резьбой (хотя бывают и исключения) и головки различной формы. На головках имеются шлицы или углубления под ключ разного типа.

Другая большая группа винтов – винты установочные.  Название пошло от их назначения. В своем большинстве они предназначены для точной установки и фиксации деталей в механизмах. Для этого на своих концах они имеют различные выступы или углубления.

По ГОСТ 12414-94 (ISO 4753:1999): «Концы болтов, винтов и шпилек. Размеры» предусматриваются следующие концы установочных винтов:

Привод крутящего момента осуществляется следующими элементами:

В сводной таблице представлены реально существующие, наиболее распространённые сочетания головок и концов установочных винтов с указанием стандарта DIN.

Мебельные винты представлены двумя изделиями:

Группа винтов имеет головки в форме крючков и петель разного вида:

Винт-барашек DIN 316 представлен двумя модификациями, отличающимися формой крылышек. Более остроконечные относятся к т.н. «американской» форме.

Классический винт-барашек       «Американская» форма винта-барашка
 

Резьбонарезающий винт DIN 7516 имеет конец в виде метчика, которым он нарезает метрическую резьбу в предварительно высверленном отверстии.

Что касается головок, то их используется довольно много:
 

• АЕ – цилиндрическая головка со сферой и крестообразным шлицем;
• DЕ – потайная головка с крестообразным шлицем;
• ЕЕ – полупотайная головка с крестообразным шлицем;
• А – шестигранная головка;
• ВЕ – цилиндрическая головка с прямым шлицем;
• FЕ – потайная головка с прямым шлицем;
• GЕ – полупотайная головка с прямым шлицем.

Еще один винт, самостоятельно образующий резьбу – DIN 7500 выдавливает ее в первоначально нанесенном гладком отверстии. Это удобно при установке изделий в условиях односторонне доступом и существенно увеличивает плотность соединения, особенно с металлическим листом. Его конец имеет форму трехгранного стержня с заходной частью и плавным сбегом резьбы.

Виды шпилек

Шпильки – еще одно крепёжное изделие из стержня с наружной резьбой, образующее соединение при помощи гайки или резьбового отверстия. В отличие от болта или винта шпилька не имеет головки, но зато имеет два резьбовых конца, или даже сплошную резьбу по всей длине стержня.

Шпильки широко используются при глухих посадках. Естественно, что при  этом длина ввинчиваемого конца строго регламентируется. В соответствии с ГОСТ она может составлять только 1; 1,25; 2; 2,5 от диаметра резьбы. Длина второго конца в сумме с длиной безрезьбового участка может изменяться в широких пределах.

Кроме того изготавливаются шпильки с равными длинами резьбы на концах, а также со сплошной резьбой.

Шпильки по DIN 975 и DIN 976 – это наиболее распространенные варианты. По сути это просто длинные шпильки со сплошной резьбой: их длина обычно составляет 1 или 2 м (но бывают и 3 и 4 метра). Основное отличие в том, что DIN 976 может быть разной длины, а DIN 975 только 1 или 2 м. Подробнее о шпильках и их особенностях можно ознакомиться у нас в блоге. Отметим, что для удобства работы штанги в зависимости от материала и класса прочности маркируются окрашиванием торцов. Ниже приводится таблица применяемых цветов.

Разновидности болтов по назначению | Болтзавод

На современном рынке распространены различные крепежные элементы — гайки, винты, болты, шурупы. Они востребованы в различных сферах и повсюду окружают человека. Практически во всех конструкциях присутствуют соединительные детали, от промышленности до электроники. Но среди такого разнообразия наибольшей популярностью пользуются болты.

Болт является крепежным элементом в виде стержня, на котором расположена метрическая резьба. Резьбовая часть используется для закручивания метиза или монтажа гайки. На одной стороне болта размещена головка с шестигранной или другой подходящей формой. Чаще всего болты используются для соединения разборных конструкций. Среди преимуществ подобного крепежа можно выделить простоту замены вышедшего из строя элемента, удобство монтажа и демонтажа.

Основные виды болтов

Условно болты разделяются на 2 большие категории — оцинкованные и черные. Черные болты не имеют никаких покрытий и не обрабатываются. Они используются там, где нет необходимости в эстетичности. Например, скрытые соединения либо конструкцию планируется окрашивать. Болты без обработки распространены в машиностроении, промышленности, строительстве и других сферах.

Оцинкованные болты применяются там, где важна эстетичность, а также долговечность соединения. Они устойчивы к коррозии, воздействию многих агрессивных веществ, отличаются высокой прочностью и надолго сохраняют свой внешний вид. Эти свойства позволяют использовать оцинкованные болты как при сборке мебели или устройств, так и для прочих конструкций разного назначения. Все крепежные элементы также разделяются на другие подкатегории. В статье пойдет речь об основных разновидностях.

По форме головки и размерам

Форма головки и размер напрямую зависит от назначения болта. Самыми распространенными являются шестигранные варианты, намного реже встречаются квадратные, овальные и круглые. Также они отличаются по размеру и бывают увеличенными, уменьшенными, стандартными и нормальными.

Отличается даже профиль головок. Часть болтов производится с полукруглой формой или круглой, в том числе с отверстиями. Потайной тип головки подходит для мебельной промышленности, поскольку позволяет максимально скрыть соединение и уберечь его от самопроизвольного раскручивания.

По форме стержня

Наиболее часто применяются болты, у которых показатель диаметра стержня одинаковый по всей длине. Также встречаются ступенчатые варианты. В таком случае гладкая часть немного увеличена в диаметре, а участок с резьбой чуть меньше нее.

Форма таких болтов является призонной и основное предназначение крепежа — создание соединений, которые подвергаются высоким нагрузкам и постоянному давлению. В узких нишах используются специфические варианты, изготовленные для определенных целей.

По шагу резьбы и ее типу

По типу резьбы болты, как и другие крепежные изделия, тоже различаются. Существует несколько вариантов:

• метрическая;
• трапециидальная;
• квадратная;
• дюймовая;
• трубная;
• упорная;
• прямоугольная.

Самая распространенная среди перечисленных вариантов — это метрическая, которая бывает с крупным или мелким шагом.

По материалу изготовления, прочности и точности

Болты с шестигранной головкой также различаются по классу точности. Существует 3 варианта, которые маркируются как A, B и C. Точностью исполнения метиза является показатель шероховатости резьбы, а также расхождения между диаметрами стержня и местами опоры головок болта.

Болты с максимальным классом прочности A применяются для соединений, требующих высокой точности. Например, в машино- и приборостроении. При этом максимально допустимое различие отверстия и болта составляет 0,3 мм. Чаще всего используются метизы с классом точности B. Они подходят для стандартных соединений и показатели расхождения между диаметром отверстия и стержнем достигает 1,5 мм. К тем болтам, которые изготовлены с классом точности C, не предъявляются высокие требования. Они используются для простых соединений с меньшей ответственностью. Показатель расхождения достигает 3 мм. В соответствии с классом применяются определенные марки стали, что отражается на прочности крепежных деталей. Самыми распространенными материалами являются следующие:

• конструкционная углеродистая;
• обычная;
• жаропрочная;
• нержавейка;
• конструкционная легированная углеродистая;
• релаксационностойкая;
• сплавы титана, латуни или меди.

Прочие варианты болтов

Сферы применения различных болтов очень широки. Крепежные изделия пользуются спросом как в быту, так и в промышленности. В зависимости от области использования метиза определяется и его классификация. Производители выпускают болты следующих видов:

• Машиностроительные. Они отличаются увеличенной прочностью и шестигранной головкой. Реже по желанию заказчика производятся с другой формой головки. Еще одна особенность — метрическая резьба. Она позволяет выдерживать серьезные нагрузки, поэтому подобные болты широко используются в приборо- и машиностроении, изготовлении промышленных конструкций и оборудования, механизмов и прочих целей.
• Строительные. Для их производства применяется сталь с высокой прочностью. Отличительная особенность метизов — увеличенная головка. Подобные болты подходят для возведения зданий различного назначения, в том числе промышленных. Также они подходят для соединения крупных металлоконструкций, например, тоннелей, мостов и многого другого.
• Дорожные. Такие болты отличаются классами прочности, в зависимости от назначения. Полукруглая головка и подголовок квадратной формы позволяют закручивать крепежные детали без использования вспомогательных ключей. Чаще всего болты дорожные болты встречаются в дорожных ограждениях и дополнительно защищаются от внешних воздействий методом цинкования.
• Железнодорожные. Данный вид болтов не пользуется широким спросом из-за узкой сферы применения. Они подходят для возведения железнодорожных конструкций, например, полотен. Существует 3 варианта болтов: стыковые, клеммные и закладные. Первый вариант используется вместе с накладками на рельсы. Второй позволяет прочно закрепить шпалы, а третий соединяет прокладки с рельсами. Для производства железнодорожных болтов используется сталь с высокой прочностью.
• Транспортные. Также они называются норийными или элеваторными. Для изготовления используют углеродистую сталь, в некоторых случаях допускается оцинкованное покрытие. Болты предназначены для крепления подающих конструкций к транспортировочной ленте. Главное отличие метизов в том, что на стороне стержня головка имеет форму полусферы, а на другой остается плоской. Благодаря паре шипов исключается самопроизвольное поворачивание крепежного элемента.
• Лемешные. Они тоже не имеют большого спроса и выпускаются в основном по заказу. Лемешные болты позволяют прикреплять различное навесное оборудование к сельскохозяйственной технике. Предусмотрена потайная головка. Подобные метизы не требуют высокой точности исполнения, поэтому выпускаются в основном с классом C. Благодаря квадратному подголовку исключено самопроизвольное раскручивание и соединение остается надежным.
• Мебельные. Для эстетичного внешнего вида болты выпускаются с потайными либо полукруглыми головками. Кроме сборки мебели они используются для других деревянных и легких конструкций. Они не имеют высокой прочности и дополнительно обрабатываются методом цинкования.

Вариант исполнения

Одной из основных конструктивных особенностей можно назвать вариант исполнения, который зависит от стандарта, по которому изготовлен метиз. Общепринятыми нормативами являются ГОСТ и DIN.

Например, в шестигранных болтах отличительной особенностью может стать стопорение резьбового соединения. Оно достигается за счет отверстия, в которое продевается шплинт или проволока. Если потребовалось уменьшить вес крепежного элемента без потери прочности соединения, то в головке болта можно сделать углубление.

Класс прочности болтов — ГОСТ 7798-70, маркировка, виды, обозначение

Крепежные элементы, представленные на современном рынке в большом разнообразии, используются как для простого соединения элементов различных конструкций, так и для увеличения их надежности и способности переносить значительные нагрузки. От того, для каких целей планируется использовать эти элементы, зависит класс прочности болтов, которые необходимо выбрать.

Болт шестигранный оцинкованный с гайкой

Важность правильного выбора крепежа

Болты, выпускаемые современной промышленностью, могут значительно отличаться по классам своей прочности, что зависит преимущественно от марки стали, которая была использована для их изготовления. Именно поэтому выбирать болты, соответствующие тому или иному классу, следует исходя из того, для решения каких задач их планируется использовать.

К примеру, для соединения элементов легкой ненагруженной конструкции подойдут болты более низкого класса прочности, а для крепления ответственных конструкций, эксплуатирующихся под значительными нагрузками, необходимы высокопрочные изделия. Наиболее примечательными из таких конструкций являются башенные и козловые краны, соответственно, болты, отличающиеся самой высокой прочностью, стали называть «крановыми». Характеристики таких крепежных элементов, используемых для соединения элементов самых ответственных конструкций, регламентируются требованиями ГОСТ 7817-70. Такие болты делают из высокопрочных сортов стали, что также оговаривается в нормативном документе.

Крепежные элементы, как известно, бывают нескольких видов: болты, гайки, винты, шпильки. Каждое из таких изделий имеет свое назначение. Для их изготовления используются стали разных классов прочности. Соответственно, будет различаться и маркировка болтов, а также крепежных элементов других типов.

Классы прочности резьбовых крепежных изделий

Класс прочности гаек, винтов, болтов и шпилек определен их механическими свойствами. По ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) предусмотрено разделение крепежных элементов по классам их прочности на 11 категорий: 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Правила расшифровки класса прочности болтов достаточно просты. Если первую цифру обозначения умножить на 100, то можно узнать номинальное временное сопротивление или предел прочности материала на растяжение (Н/мм²), которому соответствует изделие. К примеру, болт класса прочности 10.9 будет иметь прочность на растяжение 10/0,01 = 1000 Н/мм².

Умножив второе число, стоящее после точки, на 10, можно определить, как соотносится предел текучести (такое напряжение, при котором у материала начинается пластическая деформация) к временному сопротивлению или к пределу прочности на растяжение (выражается в процентах). Например, у болта класса 9.8 минимальный предел текучести составляет 8 × 10 = 80%.

Болт с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником

Предел текучести – это такое значение нагрузки, при превышении которой в материале начинаются не подлежащие восстановлению деформации. При расчете нагрузок, которые будут воздействовать на резьбовой крепеж, закладывается двух- или даже трехкратный запас от предела текучести.

Высокопрочные болты, временное сопротивление у которых равно или больше 800 МПа, используются не только для крепления элементов крановых конструкций, но и при строительстве мостов, при производстве сельскохозяйственной техники, в железнодорожных соединениях и для решения ряда других задач. Высокопрочные болты соответствуют классу 8.8 и выше, а гайки — 8.0 и выше.

Параметром, который определяет, какой класс прочности будет у болтов, является не только марка стали, но и технология, по которой они изготовлены. Болты, относящиеся к категории высокопрочных, преимущественно изготавливаются по технологии высадки (холодной и горячей), резьбу на них формируют накаткой на специальном автомате. После изготовления они подвергаются термообработке, затем на них наносится специальное покрытие.

Болт с шестигранной головкой и фланцем

Автоматы по холодной и горячей высадке, на которых изготавливаются болты высоких классов прочности, могут быть различных марок, некоторые модели позволяют производить от 100 до 200 изделий в минуту. Сырьем для производства является проволока из низкоуглеродистой и легированной стали, содержание углерода в которой не превышает 0,4%.

Основными марками стали, используемыми для производства таких крепежных элементов, являются 10КП, 20КП, 10, 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. Требуемые механические свойства этим высокопрочным болтам придаются и при помощи термической обработки, проводимой в электропечах, в которых создается специальная защитная среда (с ее помощью удается избежать обезуглероживания стали).

Разные типы болтов изготавливаются и из углеродистой стали, при этом получаются изделия, относящиеся к разным классам прочности. Применяя различные технологии изготовления и термическую обработку (закалку), из одной марки стали можно получать болты, относящиеся к разным классам прочности.

Рассмотрим, к примеру, сталь 35, из которой можно изготовить болты следующих классов прочности:

• 5.6 — болты изготавливают на токарных или фрезерных станках методом точения;
• 6.6 и 6.8 — такие крепежные элементы изготавливают по технологии объемной штамповки, для чего используют высадочные прессы;
• 8.8 — такой класс прочности можно получить, если подвергнуть болты закалке.

Основные марки стали, применяемые при производстве болтов

Приведенная таблица позволяет ознакомиться с наиболее популярными марками сталей, используемыми для производства крепежных изделий. Если к характеристикам последних предъявляются особые требования, то в качестве материала изготовления выступают и другие марки сталей.

Классификация болтов, относящихся к категории высокопрочных, включает в себя узкоспециализированные изделия, используемые в отдельных отраслях промышленности. Характеристики таких узкоотраслевых крепежных элементов оговариваются отдельными нормативными документами.

Так, требования к высокопрочным болтам, головка «под ключ» у которых имеет увеличенные размеры, используемым при возведении мостов, оговариваются советским ГОСТ 22353-77 (ГОСТ Р 52644-2006 — российский стандарт). Прочность, указанная в этих нормативных документах, соответствует временному сопротивлению на разрыв (кгс/см²). Фактически этот показатель соответствует границам прочности.

Классификация болтов узкоспециализированного назначения также подразумевает их разделение по вариантам исполнения. Так, различают следующие категории болтов.

1. Виды болтов с исполнением «У», которые могут эксплуатироваться при температурах, доходящих до –40 градусов Цельсия. Что важно, буква «У» не указывается в обозначении таких изделий.
2. Изделия с исполнением «ХЛ», которые могут использоваться в еще более жестких температурных условиях: от –40 до –65 градусов Цельсия. В обозначении таких изделий указывается класс их прочности, после которого следуют буквы «ХЛ».

Параметры высокопрочных болтов

В таблице указаны параметры, которым соответствуют высокопрочные болты. Для того чтобы изготовить крепежные элементы с еще более высокими прочностными характеристиками, используются следующие сорта сталей: 30Х3МФ, 30Х2АФ, 30Х2НМФА.

Маркировка болтов по классу их прочности

Система маркировки болтов, значение которой можно посмотреть в специальных таблицах, чтобы определить, какой именно тип крепежа вам подойдет, разработана Международной организацией по стандартизации (ISO). Все стандарты, разработанные в советское время, а также современные российские нормативные документы, основываются на принципах данной системы.

Обязательной маркировке подлежат болты и винты, диаметр которых составляет более 6 мм. На крепежные изделия меньшего диаметра маркировка наносится по желанию производителя.

Маркировка не наносится на винты, имеющие крестообразный или прямой шлиц, а изделия, имеющие шестигранный шлиц и любую форму головки, маркируются обязательно.

Не подлежат обязательной маркировке также нештампованные болты и винты, которые изготовлены точением или резанием. Маркировка на такие изделия наносится только в том случае, когда этого требует заказчик подобной продукции.

Стандартное расположение маркировки на болтах

Местом, на которое наносится маркировка болта или винта, является торцевая или боковая часть их головки. В том случае, если для этой цели выбрана боковая часть крепежного изделия, маркировка должна наноситься углубленными знаками. Выпуклая маркировка по высоте не должна превышать:

• 0,1 мм – для болтов и винтов, диаметр резьбы которых не превышает 8 мм;
• 0,2 мм – для крепежных изделий, диаметр резьбы которых находится в интервале 8–12 мм;
• 0,3 мм – для болтов и винтов с диаметром резьбы больше 12 мм.

Геометрию различных видов резьбового крепежа регламентируют отдельные ГОСТы. В качестве примера можно рассмотреть изделия, выпускаемые по ГОСТ 7798-70. Такие болты с головкой шестигранного типа, относящиеся к категории изделий нормальной точности, активно используются в различных сферах деятельности.

ГОСТ 7798-70 оговаривает как технические характеристики таких болтов, так и их геометрические параметры. С материалами ГОСТ 7798-70 можно ознакомиться ниже.

Особенности соединения с помощью резьбы

1. Надежность за счет использования специальной метрической резьбы и универсальности профиля. Многочисленные исследования подтверждают, что при правильно выбранном классе прочности болта, а также моменте затяжки такое соединение выдерживает большие нагрузки, а также надежно защищено от самооткручивания.
2. Выдерживание поперечных и осевых нагрузок. Изготовленные из специальных марок стали, болты хорошо противодействуют нагрузкам в любом направлении.
3. Несложный монтаж и демонтаж конструкций. Несмотря на то, что спустя некоторое время открутить резьбовое соединение бывает непросто (из-за коррозии металла), с помощью специальных растворителей это сделать вполне реально.
4. Небольшая стоимость работ, которая значительно ниже затрат на сварку. Многие конструкции возводятся сегодня с использованием болтов, поскольку это требует меньше времени и сил.

Нужно отметить, что небольшим недостатком резьбового соединения можно считать сильную концентрацию напряжения в месте впадины профиля самой резьбы. По этой причине маркировка болта должна быть подобрана правильно, в точном соответствии с нагрузкой, которую испытывает деталь. Это позволит уменьшить риск как самооткручивания при слабой затяжке, так и разрыва гайки / срезания резьбы вследствие экстремального напряжения.

Болт лемешный с потайной головкой

Не нужно забывать, что сегодня также активно применяются всевозможные средства стопорения, включая контргайки и пружинные шайбы.

Виды резьбового крепления

Для выполнения резьбового соединения нужны как минимум две детали, одна из которых имеет наружную, а другая – внутреннюю резьбу. Существует несколько конструкционных разновидностей резьбы.

Болтовое

В соединяемых деталях сверлятся сквозные отверстия, после чего вовнутрь вставляется болт, который затягивается с другой стороны гайкой.

Винтовое

В таком типе соединения роль гайки выполняет сама деталь, в которой предварительно высверливается отверстие, затем наносится резьба, после чего с помощью болта или винта крепится другая деталь. Если применять саморезы, то сверлить предварительное отверстие не обязательно, поскольку деталь при закручивании сама автоматически делает резьбу.

С помощью шпилек

Один конец такой шпильки вворачивается в узловую деталь, а на второй специальным образом накручивается подходящая гайка.

Шпилька с ввинчиваемым концом

Как правильно затягивать и откручивать болт

Чаще всего при затяжке болтовых соединений на различных конструкциях в домашнем хозяйстве используются обычные гаечные ключи – торцевые, рожковые и накидные. Однако в таком случае точно определить момент затяжки тяжело, поэтому в промышленном производстве и ремонтных мастерских опытные слесари применяют специальные динамометрические ключи или пневматические гайковерты, главное достоинство которых – возможность выставлять требуемый уровень затяжки, зависящий от типа механизма.

Чтобы открутить болт, используют те же самые ключи, однако в старых конструкциях чаще всего болты сильно «прикипают» к гайке из-за коррозии. Для безопасного откручивания применяют несколько простых способов:

• использование проникающей смазки WD-40 аэрозольного типа;
• небольшое постукивание по ржавому болту молотком для разрушения ржавчины в профиле резьбового соединения;
• небольшой проворот гайки в сторону закручивания (всего на несколько градусов).

Резьбовые соединения применяются во многих конструкциях и механизмах, поскольку на практике доказали свою высокую надежность и эффективность. Правильно подобранный тип болта, закрученный на требуемый момент затяжки, способен справляться с нагрузкой на протяжении всего срока эксплуатации механизма.

Оценка статьи:

Поделиться с друзьями:

Виды болтов, болты имеют различную форму головки и стержня

Болт используется во многих отраслях производства для скрепления различных элементов. Существует множество видов данного крепежа со своей спецификой и назначением.

Устройство болта

Прежде чем рассмотреть виды болтов, ознакомимся с конструктивным устройством данного крепежа:

1. Головка

Данный элемент необходим для передачи крутящего момента остальной части болта и образованию опорной поверхности.

Формы головок:

а) Шестигранная – стандартная и универсальная головка.
б) Полукруглая – головка с усом или специальным квадратным подголовником. Данное решение необходимо для усиленной фиксации крепежа. 
в) Цилиндрическая – стандартная головка под отвертку.
г) Потайная – данная головка не выступает над скрепляемой поверхностью, полностью углубляясь в отверстие. 
д) Потайная с винтом.
е) Полукруглая с винтом.
ж) Цилиндрическая с шестигранным углублением под ключ – применяется в машиностроении и приборостроении. Для вращения необходим специальный инструмент.

2. Цилиндрический стержень с наружной резьбой

Виды стержней:

а) Стандартный стержень.
б) Для установки в отверстие с зазором.
в) Для установки в отверстие после использования инструмента «развёртка»;
г) Уменьшенный диаметр части стержня, не имеющего резьбы. Данное решение используется в условиях динамичного напряжения на болт.

Гайка

Гайки бывают следующих видов:

а,б) Шестигранные с фасками нормальные.
в) Шестигранные с фасками низкие.
г) Шестигранные с фасками высокие.
д) Шестигранные корончатые.
е) Шестигранные прорезные.
ж) Гайка-барашек. 
з) Круглые гайки.

Основные виды болтов

Вернемся к начальной теме статьи и рассмотрим основные виды данного крепежа. А именно:

• Мебельный
• Лемешный
• Дорожный
• Высокопрочный
• Рым-болт

Мебельный болт

Применяется, прежде всего, в мебельной промышленности для сборки и изготовления мебели.

Изделие изготавливается по стандарту ГОСТ 7801-81 с низким классом точности C.

Головка болта имеет полукруглую форму. Под головкой находится ус для усиленной фиксации крепежа.

Марка стали: 10кп
Класс прочности: 3.6,4.8, 5.8
Покрытие: цинк или без покрытия

Лемешный болт

Крепеж для различных соединений. Применяется в строительстве и машиностроении.

Изделие изготавливается по стандарту ГОСТ 7786 с низким классом точности С.

У болта потайная головка позволяющая крепежу не выступать над поверхностью.

Марка стали: 10кп
Класс прочности: 4.8, 5.8
Покрытие: цинк или без покрытия

Дорожный болт

Данный крепеж применяется в строительстве металлических конструкций.
Изделие изготавливается по стандарту ГОСТ 7802 с низким классом точности С.

Марка стали: 1759.0
Класс прочности: 3.6
Покрытие: HDG (горячий цинк)

Высокопрочный болт

Используется, прежде всего, для эксплуатации в условиях низких температур и высокой нагрузки. 
Изделие изготавливается по стандарту ГОСТ Р52644, ГОСТ 22353 с среднем классом точности B.

Марка стали: 40Х «Селект»
Покрытие: цинк, без покрытия

Рым болт

Данный крепеж используется для монтажных работ. 
Изделие изготавливается по стандарту ГОСТ 4751-73 .

Покрытие: цинк
Грузоподъемность: 140, 140, 230, 340, 490, 700, 1200, 1800, 3200, 4600, 6300, 8600 кг.

На самом деле видов болтов намного больше, но мы не будем их рассматривать в связи с узкой спецификой таких крепежей. 
Если вам необходима консультация или помощь специалистов, свяжитесь с нами по телефону (812) 309-54-79.

Полнезные статьи:

1. Виды болтов
2. О шурупах и саморезах
3. Монтаж анкеров 
4. Виды саморезов
5. Прочность болтов

Как выбрать качественные болты

Основные производители автомобильного крепежа

1. Крепёж для автомобилей ВАЗ и КамАЗ

Наименование производителя	ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль»
Сокращенное наименование	ОАО «БелЗАН»
Местонахождение	Россия,  Республика Башкортостан,  г.Белебей
Генеральный дилер	Торговый Дом
Знак на изделиях
Основные особенности изделий	Высокое качество по показателям: прочность, точность размеров, покрытие, внешний вид и др., высокая цена

2.  Крепёж для автомобилей ГАЗ, УАЗ, МАЗ и др.

Наименование производителя	ОАО «Завод «Красная Этна»
Местонахождение	Г. Нижний Новгород
Знак на изделиях
Основные особенности изделий	Высокое качество по показателям: прочность, точность размеров, покрытие, внешний вид, невысокая цена

3. Крепёж для автомобилей ЗиЛ, МАЗ, Урал и др.

4. Крепёж для ВАЗ, КамАЗ и др. альтернативно

Наименование производителя	ОАО «Волгоградский завод тракторных деталей и нормалей»
Сокращенное наименование	ОАО «ВЗТДиН»
Местонахождение	Г. Волгоград
Знак на изделиях	В  или
Основные особенности изделий	Стабильное качество среднего уровня. Дублируют болты БелЗАН. Прочные болты не выпускают. Часто встречаются болты с искривленным стержнем, шероховатой резьбой. В прайсах дилеров присутствует как альтернатива номенклатуре БелЗАН по более низкой цене.

Особенности болтов и гаек для различных автомобилей

1. Различие болтов по размерам

2. Различие крепёжных деталей по прочности

Прочность болта, как правило, указывается на головке цифрами, разделенными точкой. Чем выше класс прочности крепёжной детали (болта или шпильки), тем большую растягивающую нагрузку он выдерживает, и тем больший момент затяжки допускает. О прочности детали нельзя судить по виду и цвету покрытия.

Особенности указания класса прочности на болтах некоторых производителей

На болтах производства Этны (Нижний Новгород) и РААЗ (Рославль) прочностью 8.8 и выше ставится знак фирмы и значение прочности, либо может стоять знак Х, который обозначает прочность 8.8. На болтах прочностью ниже 8.8 не ставится ни знака ни класса прочности.

На болтах с буртиком (фланцевых) производства БелЗАН головка гладкая, без каких либо знаков; «простые» болты маркируются всегда, при любом классе прочности.

На шпильках и гайках класс прочности, как правило, не указывается. Шпильки диаметром 8 мм и более могут маркироваться на торце углублёнными знаками: круг (значение кл.проч.-8.8), квадрат (значение кл.проч.10.9) и треугольник (значение кл.проч. 12.9). Гайки БелЗАН и Этна прочностью 8 маркируются заводским знаком и цифрой 8 на торце. Прочность 10 имеют только гайки (БелЗАН) со стопорящим цилиндрическим выступом, сжатым с боков (маркировки не имеют).

Примеры применяемости болтов разной прочности

Примеры применяемости гаек разной прочности

3. Различие крепежа по виду

Условно крепёжные детали можно разделить на «Общие» и «Специальные».

Группа «Общие» отличается тем, что болт или гайку для автомобиля ВАЗ можно заменить на болт или гайку от БелАЗа, если они имеют те же размеры и прочность. Или открутить болт от подвески глушителя и закрепить им брызговик.

Специальный болт, например, шатунный, может применяться только на конкретной модели конкретной марки автомобиля в определённом узле.

Размеры крепежных деталей

1. Болты

Основные параметры болта: Диаметр резьбы, шаг резьбы, длина стержня болта (или длина болта). Пример правильного обозначения: Болт М12х1,5х90

В прайсах поставщиков крепежа применяется, как правило, изменённое обозначение. Для более удобной сортировки шаг резьбы и длину болта меняют местами, знак «х», в следствие отсутствия в клавиатуре, заменяют на звёздочку ( * ). Выглядит это так: Болт М12*90*1,5 

Если болт имеет основной шаг, то его не указывают: Болт М12*90 

В данном конкретном примере надо понимать, что шаг резьбы равен 1,75 мм. Нужно учитывать, что в прайсах часто указывается и основной шаг, причем не на всех позициях. Еще в обозначении болта может присутствовать класс точности резьбы, например 6g.

Основные разновидности болтов приведены в таблице. Длина болта – размер L

2. Шпильки

Основные параметры шпильки:

• Диаметр резьбы
• Шаг резьбы, вворачиваемой в деталь
• Шаг резьбы под гайку
• Длина резьбы, вворачиваемой в деталь
• Длина свободной части шпильки (той части, что торчит из детали)

В крепёжных прайсах указывается сокращенное обозначение шпильки: Диаметр резьбы D, шаг резьбы под гайку и длина свободной части L. Пример: Шпилька М10*80*1 

Шаги резьб на разных концах шпильки могут быть одинаковыми (на автомобилях группы ВАЗ-КамАЗ) или разными (группа ГАЗ). Шаг резьбы, вворачиваемой в корпус всегда больше (или равен) шага резьбы под гайку.

Как опознать конец шпильки, вворачиваемый в корпус, если шаги резьб одинаковы? Диаметр резьбы «в корпус» чуть больше, чем «под гайку». Если навернуть гайку – она пойдёт «туго». Этот конец шпильки обычно маркируется на торце «вмятиной» пирамидальной или сферической формы.

Длина резьбовой части, вворачиваемой в корпус ( l1 ), как правило, меньше длины резьбы под гайку ( l0 ).

3. Винты

Для винтов справедливо практически всё, указанное для болтов. В отличие от болтов, винты используются чаще всего с диаметрами резьбы М5 и М6, реже – М4, М8, М10, еще реже – М12 и более. Основные разновидности винтов приведены в таблице.

Шлиц под отвертку может быть прямым или крестообразным.

Классы прочности Болтов, Винтов, Шпилек, Гаек. Маркировка прочности крепежа

Стали и прочность крепежа

Машиностроительный крепёж может иметь различное назначение и выполнять самые разные задачи — от простого формирования целостности конструкции до восприятия основной несущей силовой нагрузки на конструкцию. Чем больше нагрузка на крепёж, тем более высокой прочностью он должен обладать.

В зависимости от назначения и области применения крепёж изготавливают различных классов прочности, соответственно из разных марок сталей. Нет никакой надобности использовать высокопрочные болты для крепления, скажем, козырька на киоске, и напротив — совсем недопустимо использовать болты обычного, низкого, класса прочности в ответственных конструкциях башенных или козловых кранов — здесь применяются исключительно высокопрочные болты по ГОСТ 7817-70 — отсюда и народное название таких болтов «крановые болты». Желание сэкономить и использовать обычные болты — подешевле, или «крановые болты», но изготовленные из низкопрочных сталей, приводит к зрелищным новостям по телевизору с падающим краном в центре внимания.

Для различных видов крепежа (болты, винты, гайки, шпильки) используются разные стали, разные классы прочности и различная их маркировка.

Рассмотрим по-порядку.

Болты, винты и шпильки

Болты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей — разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку — закалку.

Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 — если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 — получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 — если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке — закалке.

Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:

3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9

Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления — это предел прочности на растяжение — измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение

5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)

Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) — таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести

500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)

Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.

Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилек

В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.

Значками помечено в таблице:

* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.

** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.

Существуют специальные стандарты на высокопрочные болты узкоотраслевого применения, имеющие свою градацию прочности. Например, стандарты на высокопрочные болты с увеличенным размером «под ключ», применяемые в мостостроении — так называемые «мостовые болты»: ГОСТ 22353-77 и российский стандарт ГОСТ Р 52644-2006.

Прочность болтов согласно этих стандартов обозначается значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: то есть, 110, 95, 75 и т.д.

Такие болты могут производиться в двух исполнениях:

• Исполнение У — для климатических областей с максимально низкой температурой до -40⁰С — буква У не обозначается в маркировке
• Исполнение ХЛ — для климатических областей с максимально низкой температурой от -40⁰С до -65⁰С — обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности

В производстве высокопрочных болтов по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности.

Маркировка прочности болтов, винтов, шпилек

Маркировка болтов и винтов под шестигранный ключ

Система маркировки метрического крепежа разработана инженерами ISO (International Standard Organization — Международная Организация Стандартов). Советские, российские и украинские стандарты опираются именно на эту систему.

Маркировке подлежат болты и винты с диаметром резьбы свыше 6 мм. Болты и винты диаметром менее 6 мм маркировать необязательно — производитель может наносить маркировку по собственной инициативе.

Необходимо отметить, что среди винтов маркируются только винты, имеющие шлиц под шестигранный ключ, с различной формой головки: с цилиндрической, с полукруглой и с потайной головкой. Винты со всеми типами головки, имеющие крестовой или прямой шлиц, не маркируются обозначением класса прочности.

Необходимо также отметить, что не маркируются болты и винты изготовленные методом резания, точения (т.е. не штамповкой) — в этом случае маркировка класса прочности возможна по дополнительному требованию Заказчика.

Знаки маркировки наносят на торцевой или боковой поверхности головки болта или винта. Если знаки наносятся на боковую поверхность головки, то они должны быть углубленными. Допускается маркировка выпуклыми знаками, при этом увеличение высоты головки болта или винта не должно превышать:

• 0,1 мм — для изделий с диаметром резьбы до 8 мм;
• 0,2 мм — для изделий с диаметром резьбы от 8 мм до 12 мм;
• 0,3 мм — для изделий с диаметром резьбы свыше 12 мм

Болты и винты с шестигранной и звездообразной головкой (в том числе изделия с фланцем) маркируют товарным знаком изготовителя и обозначением класса прочности. Данная маркировка наносится на верхней части головки выпуклыми или углубленными знаками; может также наноситься на боковой части головки углубленными знаками. Для болтов и винтов с фланцем, если в процессе производства невозможно нанести маркировку на верхней части головки, маркировку наносят на фланце.

Болты с полукруглой головкой и квадратным подголовником по ГОСТ 7802-80 классов прочности 8.8 и выше маркируют знаком производителя и обозначением класса прочности.

Символы маркировки классов прочности болтов и винтов под шестигранный ключ, приведены в следующей таблице:

Если данные символы невозможно нанести из-за формы головки или ее малых размеров, применяются символы маркировки по системе циферблата. Эти символы приведены в следующей таблице:

Также, в отдельных случаях, на головке болта может маркироваться сталь из которой изготовлен болт. Показан пример болта из Стали 40Х.

Маркировка шпилек

Шпильки маркируют цифрами класса прочности только с диаметром резьбы свыше 12 мм. Так как маленькие диаметры шпилек затруднительно маркировать с помощью цифровых клейм, то допускается маркировать такие шпильки, с диаметрами резьбы М8, М9, М10, М11, используя альтернативные знаки, приведенные на рисунке. Знаки наносят на торце гаечного конца шпильки.

Шпильки маркируют клеймением с углубленными знаками и нанесением обозначения класса прочности c товарным знаком производителя на безрезьбовом участке шпильки. Маркировке подлежат шпильки классов прочности 5.6, 8.8 и выше.

Гайки

Класс прочности для гаек из углеродистых сталей нормальной высоты (Н≈0,8d), гаек высоких (Н≈1,2d) и особо высоких (Н≈1,5d) обозначается одним числом. Утверждённый прочностной ряд содержит семь классов прочности:

4; 5; 6; 8; 9; 10; 12

Это число обозначает 1/100 часть предела прочности болта с которым в паре должна компоноваться гайка в резьбовом соединении. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.

Например, гайка класса прочности 8 должна компоноваться с болтом, у которого предел прочности не менее, чем:

8 х 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²)

Следовательно, можно использовать болты классов прочности 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 — оптимальной будет пара с болтом класса прочности 8.8.

Классы прочности и марки сталей для гаек нормальной высоты, гаек высоких и гаек особо высоких

Правило подбора гаек к болтам заключается в сохранении целостности резьбы гайки, навинченной на болт, при приложении пробной испытательной нагрузки — попросту говоря, при испытаниях гайку не должно «сорвать» от испытательной нагрузки для выбранного болта.

При подборе классов прочности болтов и гаек, сопрягаемых в резьбовом соединении, можно пользоваться следующей таблицей согласно ГОСТ 1759.4-87:

Как правило, гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединений «болт + гайка», напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.

Классы прочности и марки сталей для гаек низких

По причине того, что низкие шестигранные гайки предназначены, в основном, для препятствия отвинчиванию сопрягаемых шестигранных гаек нормальной или увеличенной высоты, и не несут силовой нагрузки — их изготавливают из низкоуглеродистых сталей. Класс прочности низкой гайки обозначается двузначным числом из двух цифр: первая — 0 (обозначает, что гайка не предназначена для несения силовой нагрузки), вторая 4 или 5 (обозначает 1/100 часть нагрузки, при которой срывается резьба гайки). Прочностной ряд для низких гаек состоит из двух классов прочности: 04 и 05

Также существует группа особо низких гаек с высотой Н менее 0,5d. В эту группу включены гайки для лёгких соединений, которые не подвергаются каким-либо существенным нагрузкам. Для таких гаек не определяется класс прочности — вместо этого может быть указана 1/10 часть от минимальной твёрдости по Виккерсу, HV.

В следующей таблице приведены марки сталей, используемые при изготовлении низких гаек:

Значками помечено в таблице:

* для номинальных диаметров до 16 мм.
** для номинальных диаметров свыше16 мм.

Совместно с высокопрочными болтами узкоотраслевого применения, имеющими свою градацию прочности, применяются соответствующие высокопрочные гайки. Например, с уже упомянутыми «мостовыми болтами» по ГОСТ 22353-77 и  ГОСТ Р 52644-2006 применяются гайки с увеличенным размером «под ключ» по стандартам ГОСТ 22354-77 и ГОСТ Р 52645-2006.

Прочность гаек согласно этих стандартов обозначается таким же значением, как у сопрягаемого болта — значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: 110, 95, 75 и т.д. Такие гайки, как и болты могут производиться в двух исполнениях:

• Исполнение У — для климатических областей с максимально низкой температурой до -40⁰С — буква У не обозначается в маркировке
• Исполнение ХЛ — для климатических областей с максимально низкой температурой от -40⁰С до -65⁰С — обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности

В производстве высокопрочных гаек по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА совместно с болтами из соответствующих сталей. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности гаек.

Маркировка шестигранных гаек

Маркируют гайки с диаметром резьбы более 6 мм. Знаки маркировки наносят на одну из торцевых поверхностей. Гайки наименьшего класса прочности 4 не маркируют.

В некоторых технически обоснованных случаях допускается наносить маркировку на боковых поверхностях (гранях) гайки.

Знаки должны быть углубленными.

Допускается маркировка гаек по системе циферблата. Такая система используется в основном на гайках малых размеров, когда для цифровых знаков просто нет места. При этом способе маркировка наносится:

• углубленными знаками на торцевой поверхности — точка на 12 часов и риски по окружности боковой поверхности
• выпуклыми или углубленными знаками на фасках — точка на 12 часов и риски по окружности наклонной поверхности фасок

Соответствие маркировки с классом прочности гайки приведено на схеме:

Точка на 12 часов может быть заменена товарным знаком производителя. В гайках класса прочности 12 точка обязательно должна быть заменена на товарный знак производителя, чтобы избежать визуального слияния с риской на 12 часов.

Прочность шайб

В отличие от болтов и гаек, которые имеют классы прочности обозначаемые количественно цифрами, исходя из показателей прочности на разрыв и пластичности, шайбы несут нагрузки на сжатие, кручение, срез и, в основном, призваны распределить нагрузку в болтовом соединении на большую площать. В таком случае для шайб определяющим параметром является поверхностная твёрдость, и ко всем видам шайб предъявляются требования по твердости. Если речь идёт о классе прочности шайб, то подразумевается именно твердость шайб.

По аналогии с болтами, винтами и гайками многие называют твердость у шайб их классом прочности.
Класс прочности (твердость) шайб может измеряться и обозначаться в различных единицах — в зависимости от метода измерения твёрдости: методы измерения бывают по Виккерсу, по Роквеллу и по Бринеллю. Размеры, наличие защитного покрытия и в обязательном порядке твердость определяют сферу применения шайб в различных условиях работы. 
Наиболее распространён метод Виккерса — шайбы могут иметь твёрдость по Виккерсу от 100 единиц до 400, и обозначаются HV100, HV200, HV300 и т.д. По Роквеллу твёрдость обозначается HRC, по Бринеллю НВ.

Характеристики и преимущества высокопрочного крепежа

Высокопрочные  болты, винты и шпильки при небольших габаритах способны обеспечить разъемное соединение, не уступающее по прочности сварному и превосходящее заклепочное. Интенсивно эксплуатируемая техника или массивные строительные металлоконструкции требуют применения именно высокопрочного крепежа. Стремление снизить расходы и использовать в ответственных узлах крепления низкопрочные детали может привести к быстрому разрушению конструкций или выходу из строя механизмов. 

Перед внедрением высокопрочного крепежа в той или иной проект проектировщики производят точный расчет болтовых соединений с учетом силовой нагрузки на метизы и их прочностных характеристик. К сожалению, в отечественной промышленности объем использования высокопрочных крепежных изделий меньше, чем в развитых зарубежных странах. Это связано с отсутствием достаточной информации о преимуществах и эффективности их применения, а также технической литературы и справочных данных для их практического использования.

Создание долговечной выносливой техники также невозможно без особо прочного крепежа. К сожалению, но факт, что наши автомобили часто не выдерживают даже гарантийного срока эксплуатации из-за крепежных деталей низкой прочности, чего не скажешь об автомобильном парке немецкого, японского, французского, американского производства. Но ситуация в нашей стране постепенно налаживается не только за счет импорта высокопрочного крепежа, но и из-за того, что многие отечественные метизные заводы налаживают его выпуск по российским и европейским стандартам.

В чем отличие высокопрочного крепежа от обычного?

Главное отличие от метизов общего назначения заключается в особых физико-механических свойствах высокопрочного крепежа, которые дают ему возможность воспринимать более тяжелую нагрузку. К примеру, болт высокого класса прочности 12.9 разорвется при нагрузке 1200 Н/мм², а аналогичный по диаметру низкого класса 4.8 – при 420 Н/мм²,  то есть при нагрузке в 2.7 раза меньшей.

Помимо колоссальной стойкости к повышенным нагрузкам, крепеж высокого класса прочности дает еще целый ряд преимуществ:

• Снижение металлоемкости изделий и конструкций, при одновременном сохранении надежности крепежных узлов. Это достигается путем использования меньших по размеру винтов, но рассчитанных на более высокие нагрузки.
• Использование шпилек меньшего диаметра влечет за собой уменьшение диаметра монтажных отверстий и, как следствие, повышение прочности металлоконструкций, фланцевых соединений. Кроме того, замена обычных метизов на более прочные позволяет сократить количество точек крепления, снизив тем самым затраты на крепеж.
• Возможность применения в различных климатических условиях. Высокопрочные болты северного исполнения могут эксплуатироваться в условиях сурового климата до -60°С (маркировка «ХЛ») или средних холодных температур до -40°С (маркировка «У»).
• Способность воспринимать постоянные, переменные и особые нагрузки (подвижные, вибрационные, динамические, сейсмические).
• Возможность применения в конструкциях, эксплуатируемых в слабо-, средне-, сильноагрессивных средах с использованием защитных металлических или лакокрасочных покрытий.
• Создание сдвигоустойчивых соединений. В обычном болтовом соединении при нагрузке на сдвиг происходит смещение соединяемых элементов, равное величине зазора между шпилькой и стенкой отверстия. Высокопрочный болткомплект позволяет стянуть элементы с большим усилием, благодаря чему между ними возникает трение, исключающее сдвиг. Такое соединение называется фрикционным.

Преимущества перед сварочным соединением:

• Соединения на болтах снижают трудоемкость монтажа, позволяют вести сборку силами рабочих невысокой квалификации, автоматизировать, механизировать сборочный процесс.
• Применение высокопрочных болтовых соединений при монтаже металлоконструкций  позволяет использовать элементы из трудносвариваемых сталей повышенной прочности.
• Возможность визуального контроля целостности монтажного соединения на болтах, тогда как в сварных швах могут быть скрытые дефекты.

Преимущества перед заклепочным соединением:

Сегодня при возведении металлоконструкций на смену заклепкам пришли высокопрочные болткомплекты, которые более выносливы переменным нагрузкам за счет равномерного распределения напряжения по сечению болтового соединения. К тому же в отличие от заклепок они могут быть легко заменены в случае износа, дают возможность сборки/разборки конструкции, могут использоваться многократно, что облегчают ремонт оборудования.

Высокие классы прочности и их расшифровка

Согласно международной классификации резьбовых метизов, к высокопрочным болтам, винтам, шпилькам относятся изделия, имеющие цифровую маркировку классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9, а к сверхпрочным – 14.9. Это важнейшая из характеристик, которая обязательно учитывается в любом проекте. Чем выше эти значения, тем прочнее, выносливее, качественнее и соответственно дороже метиз.

Первая цифра указывает на предельную нагрузку на растяжение, при которой крепеж разорвется. Эта величина называется пределом прочности на разрыв, определяется как одна сотая от номинального временного сопротивления, выражается в МПа или Н/мм².

Например, для болта 10.9 она равняется: 10 / 0,01 = 1000 МПа (Н/мм²).

Вторая цифра говорит нам о напряжении, при котором крепеж необратимо деформируется при изгибе, а называется этот параметр – предел текучести. Определяется умножением первой цифры на вторую и на 10.

Например, для того же болта 10.9 он равен: 10х9х10 = 900 МПа (Н/мм²).

При расчете соединения для заданной нагрузки значение предела текучести умножают на коэффициент 1/2 или 1/3 для обеспечения 2-х или 3-кратного прочностного запаса.

Марки сталей и особенности изготовления крепежа высокой прочности

Крепежные изделия классов от 8.8 до 14.9, включая болты для автомобильной промышленности, производятся из конструкционных среднеуглеродистых сталей, легированных упрочняющими добавками. Эксплуатационные свойства крепежа определяются двумя факторами:

Самые популярные марки: 35, 40, 40Х Селект, 38ХА, 30ХГСА, 35ХГСА, 40ХН2МА, 38ХГНМ. Реже используют слаболегированные борсодержащие стали марок 12Г1Р, 20Г2Р, 30-35Г1Р. Стали, легированные бором, обладают благоприятным сочетанием прочностных и пластических свойств, но из-за некоторых технологических трудностей при их выплавке, их внедрение в метизное производство сдерживается.

Исходное сырье поступает на производство в виде стержней или проволоки. Болты формируют методом холодной штамповки под давлением на высадочных автоматах, затем на них наносят резьбу на накатных автоматах. Для придания готовым изделиям высоких прочностных характеристик, эксплуатационной надежности и устранения хрупкости их подвергают термическому упрочнению путем нагревания в закалочной печи и последующему отпуску (охлаждению).

Таблица 1.  Марки сталей, рекомендованные для изготовления болтов, винтов, шпилек высоких классов прочности.

Стандарты ГОСТ и DIN на высокопрочный крепеж

Сегодня “высокопрочка” поступает на рынок от отечественных, европейских и азиатских производителей. И если качество китайского крепежа вызывает недоверие у потребителей, то российский и европейский продукт пользуется большим спросом. Во многих зарубежных нормативах DIN, EN прописано использование болткомплектов (болт, гайка, шайба в сборе) от одного производителя. В наших документах нет таких правил. Нет в них и требований по виду защитного покрытия, тогда как европейские метизы оцинковываются, как правило, горячим методом.

Таблица 2. Стандарты на высокопрочный крепеж в России и Европе.

Основные виды высокопрочных болтов, винтов и шпилек, используемые в России строительными компаниями и машиностроительными предприятиями:

• ГОСТ 52644, ГОСТ 22353, DIN 6914, ISO 7412

Перечисленные стандарты распространяются на шестигранные болты высокой прочности (БВП), разработанные для использования при монтаже строительных металлоконструкций из стали, а также в мостостроении и тяжелом машиностроении для создания высоконагруженных соединений. Размерный ряд ограничен диаметрами М16 – М48. Выпускаются в климатическом исполнении «У» и «ХЛ»

• ГОСТ 7798, ГОСТ 7805, DIN 933, DIN 931, ISO 4014, ISO 4017

Стандарты на БВП с нормальной шестигранной головкой, полной и неполной резьбой, используемые для скрепления деталей и элементов конструкций в автомобилестроении, других производственных и строительных областях. Имеют широкий диапазон диаметров от М3 до М64. Выпускаются без покрытия или оцинкованными разными способами (гальваническим, термодиффузионным, горячим). Аналоги с мелкой резьбой – DIN 960, DIN 961.

• DIN 912, DIN 6912, ГОСТ 11738, ISO 4762

По данным стандартам изготавливаются винты с внутренним шестигранником и головкой в форме цилиндра, которые используются в самых разных отраслях промышленности.  Винты DIN, ISO имеют более длинный перечень размеров, выпускаются только в высоких классах прочности 8.8, 10.9, 12.9, тогда как ГОСТ допускает их изготовление и низких классов, но ограниченного диаметра от М3 до М36.

• DIN 444, ГОСТ 3033-79

Настоящие стандарты описывают требования к откидным винтам (болтам) с ушком и метрической резьбой диаметром от М5 до М36, которые применяются в станочных приспособлениях, в качестве детали соединения в машиностроении или совместно со строительными анкерами с внутренней резьбой.

Данные стандарты регламентируют размеры, длину, шаг и тип резьбы резьбовых шпилек (штанг). К высокопрочным относят шпильки с границей прочности 800…1200 Нм. Они имеют фиксированную длину 1000 или 2000 мм, диаметр от М4 до М48. Применяются в машиностроении, строительной отрасли, при монтаже кабельно-трубных эстакад.

Все вышеперечисленные метизы изготавливаются в черном исполнении (под покраску) и оцинкованном различными способами.

Усилие затяжки высокопрочных болтов

При установке БВП следует учитывать характер монтажного соединения: сдвигоустойчивое (фрикционное) или с несущими болтами. В первом случае соединение затягивается до требуемой (проектной) величины динамометрическими ключами для обеспечения сил трения между соединяемыми элементами. Момент затяжки – это усилие, приложенное к гайке или головке винта и создающее в теле метиза контролируемое усилие натяжения. Расчетные значения момента закручивания и усилия предварительной затяжки болтов сведены в специальные справочные таблицы.

Таблица 3. Нормы затяжки болтов (коэффициент трения 0,14)

Где и как маркируется прочность на изделии?

Требования к обозначению прочности болтов, винтов, шпилек прописаны в ГОСТ 1759.0-87 (для диаметров до 48 мм) и ГОСТ 18126-94 (для диаметров от 48 мм). Знаки маркировки хорошо читаются на метизах, поэтому потребитель может легко определить класс прочности крепежа, с которым имеет дело.

Болты с шестигранными головками, винты с цилиндрическими головками под внутренний шестигранник и резьбовые шпильки маркируются по прочности цифровым кодом 8.8, 10.9, 12.9, 14.9 (с разделительной точкой или без нее), а шестигранные гайки – 9, 10, 12, 14. Это нестираемые выпуклые или углубленные клейма, нанесенные на головку болтов сбоку или сверху.

Маркировка классов прочности на крепеже малых диаметров может выполняться по системе циферблата.

Таблица 4. Циферблатная маркировка прочности.

Классы прочности шпилек отображаются, как правило, на их торцевой поверхности. Если шпилька имеет неполную резьбу, то цифровой код может быть нанесен на ее гладкую часть. Для шпилек также может применяться маркировка цветом (желтый для класса 8.8, белый для 10.9) или условными обозначением, нанесенным на торец:

Критерии выбора высокопрочного крепежа

• Тип, размер и класс прочности крепежных изделий должен соответствовать проектной документации.
• Замену одних деталей крепления на другие вправе производить только специалист после проведения соответствующих нормативных расчетов.
• Крепежные изделия должны быть равны или превышать по прочности материал конструкции.
• Несущая способность БВП должна соответствовать поставленной задаче, а антикоррозийная защита соответствовать эксплуатационным условиям.
• Необходимо учитывать совместимость металла конструкции и метиза во избежание гальванической коррозии.
• Не стоит покупать высокопрочные метизы у поставщиков с сомнительной репутацией.
• Перед покупкой желательно провести визуальный контроль для выявления возможных дефектов.

Высокопрочные болты, винты и шпильки – это особый вид метизов, на которые возлагается большая ответственность за надежность и долговечность автомобилей, станков, грузоподъемной техники, мостов, эстакад, портовых сооружений, спортивных арен, других масштабных строительных объектов. Компания «Крепком» сотрудничает только с ответственными производителями, на предприятиях которых исследуется состав поступающего сырья, а каждая партия готового крепежа проходит испытания, установленные действующими стандартами. Кроме того, в собственной лаборатории «Крепком» осуществляется входной контроль поступающей продукции на соответствие стандартным прочностным показателям.

Высокопрочка 24.01.2020 15:20:54