Из какой стали делают болты?
mix-73 › Блог › Что вы знаете о болтах?
ОБОЗНАЧЕНИЯ, КЛАСС ПРОЧНОСТИ И РАСЧЕТ НАГРУЗОК ДЛЯ БОЛТОВ
На головке болта должна быть нанесена следующая маркировка:
— клеймо завода изготовителя (JX, THE, L, WT, и др.);
— класс прочности;
— правая резьба не маркируется, если резьба левая — маркируется стрелкой против часовой стрелки.
Винты отличаются от болтов отсутствием маркировки.
Для изделий из углеродистой стали, класс прочности обозначают двумя цифрами через точку.
Пример: 4.6, 8.8, 10.9, 12.9.
Первая цифра обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на разрыв, измеренную в МПа. В случае 8.8 первая 8 обозначает 8 х 100 = 800 МПа = 800 Н/мм2 = 80 кгс/мм2
Вторая цифра — это отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. Из пары цифр можно узнать предел текучести материала 8 х 8 х 10 = 640 Н/мм2.
Значение предела текучести имеет важное практическое значение, поскольку это и есть максимальная рабочая нагрузка болта.
Поясним значения некоторых терминов:
Предел прочности на разрыв — величина нагрузки, при превышении которой происходит разрушение — «наибольшее разрушающее напряжение».
Предел текучести — величина нагрузки, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация или изгиб. Например, попробуйте согнуть «от руки» обычную стальную вилку или кусок металлической проволоки. Как только она начнет деформироваться, это будет означать, что вы превысили предел текучести ee материала или предел упругости при изгибе. Поскольку вилка не сломалась, а только погнулась, то предел ее прочности больше предела текучести. Напротив, нож скорей всего сломается при определенном усилии. Его предел прочности равен пределу текучести. В этом случае говорят, что ножи «хрупкие».
Японские самурайские мечи — пример классического сочетания материалов с различными характеристиками прочности. Некоторые их виды снаружи сделаны из твердой закаленной стали, а внутри выполнены из упругой, позволяющей мечу не ломаться при боковых изгибающих нагрузках. Такое строение называется «кобу-си» или, иначе, «пол-кулака», то есть «горсть» и при соответствующей длине катаны является очень эффективным решением для боевого клинка.
Другой практический пример: закручиваем гайку, болт удлиняется и после некоторого усилия начинает «течь» — мы превысили предел текучести. В худшем случае может произойти срыв резьбы на болте или гайке. Тогда говорят — резьба «срезалась».
Вот тут есть небольшой ролик с испытанием болтов на разрыв, наглядно демонстрирующий протекающие процессы.
Процент удлинения — это средняя величина удлинения деформируемой детали до её поломки или разрыва. В бытовом плане некоторые виды некачественных болтов называют «пластилиновыми» подразумевая именно термин процент удлинения. Технический термин — «относительное удлинение» показывает относительное (в процентах) приращение длины образца после разрыва к его первоначальной длине.
Твёрдость по Бринеллю — величина, характеризующая твeрдость материала.
Твердость — способность металла противостоять проникновению в него другого, более твердого тела. Метод Бpиннеля применяется для измерения твердости сырых или слабо закалённых металлов.
Для крепежа из нержавеющей стали также наносится маркировка на головке болта. Класс стали — А2 или А4 и предел прочности — 50, 70, 80, например: А2-70, А4-80.
На шпильки с резьбой наносится цветовая маркировка с торца: для A2 – зеленым цветом, для A4 – красным. Значение для предела текучести не указывается.
Пример: Для A4-80 Предел прочности = 80 х 10 = 800 Н/мм2.
Значение 70 – является стандартным пределом прочности нержавеющего крепежа и принимается в расчет пока явно не указано 50 или 80.
Предел текучести для нержавеющих болтов и гаек является справочным значением и составляет около 250 Н/мм2 для A2-70 и около 300 Н/мм2 для A4-80. Относительное удлинение при этом составляет около 40%, т.е. нержавейка хорошо “тянется” после превышения предела текучести, прежде чем наступит необратимая деформация. В сравнении с углеродистыми сталями относительное удлинение для ST-8.8 составляет 12%, а для ST-4.6 соответственно 25%
Отечественный ГОСТ 1759.4-87 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ не уделяет внимания вообще расчету нагрузок для нержавеющего крепежа, а также не указывает явно, какой размер резьбы d, d2 или d3 принимается в расчет. В результате сравнения значений из ГОСТа и таблицы размеров метрической резьбы из справочника фирмы FABORY, становится ясно, что это d2 – pitch diameter.
При расчетах болтового соединения для заданной нагрузки используют коэффициент 1/2, а лучше 1/3 от предела текучести. Иногда его называют Коэффициентом запаса, соответственно два или три.
Примеры расчета нагрузки по классу прочности материала и резьбе:
Болт М12 с классом прочности 8.8 имеет размер d2 = 10,7мм и расчетную площадь сечения 89,87мм2.
Тогда максимальная нагрузка составит: ОКРУГЛ( (8*8*10)*89,87 ;0) = 57520 Ньютон, а расчетная рабочая нагрузка — 57520 х 0,5 / 10 = приблизительно 2,87 тонны.
Для болта M12 из нержавеющей стали A2-70 та же расчетная рабочая нагрузка не должна превышать половину значения предела текучести и составит 250 x 89,87 / 20 = приблизительно 1,12 тонны, а для M12 A4-80 – 1,34 тонны.
Сравнительная таблица расчетных* данных нагрузок**
для болтов из углеродистой и из нержавеющей стали.
* Указаны приблизительные значения рабочей нагрузки, как 1/20 от максимальной в Ньютонах
с округлением до 10 в меньшую сторону.
** Расчетные данные рабочих нагрузок приведены в ознакомительных целях и не являются официальными данными.
В сокращенном виде этот материал изложен на последней странице крепежного каталога.
Дополнительные таблицы, сделанные еще перед выходом статьи в 2008 году и добавленные 21.09.2011 спустя почти четыре года. Добавлены сведения для нержавейки A2-50 и высокопрочных ST-10.9. Коэффициент запаса равен двум. Можно перестраховаться и смело делить на тридцать нагрузку в Ньютонах. Кстати, на такелаже именно так и делают, только делят нагрузку на сорок, т.е. принимают запас равным четырем.
Классы прочности болтов по ГОСТу: особенности и маркировка
Содержание
Подъемный кран упал и раздавил мужчину. Рухнул мост с автомобилями. Внезапно перевернулся КамАЗ… Неутешительные новости о трагедиях появляются регулярно. Причины разные: халатность, невнимательность, безответственность. А еще одна из причин – проблемы с болтовыми соединениями. Казалось бы, такая мелочь! А ведь на болтах в буквальном смысле держится все: они несут вибрационные, весовые и динамические нагрузки. В этой статье мы поговорим о том, какие типы болтов бывают, как узнать класс прочности болта и как читается маркировка.
Типы болтов
У этих метизов есть несколько классификаций по разным параметрам. Например, в зависимости от формы головки они бывают универсальные (с шестигранной головкой), анкерные, рым-болты и др. По форме стержня крепеж тоже различается: резьба наносится на весь стержень или занимает только часть. Сама резьба в соответствии с ГОСТ 27017-86 может быть метрической, шурупной, самонарезающей или конической.
В зависимости от назначения болты делятся на несколько видов: лемешные для сельскохозяйственной техники; мебельные, с гладкой ровной головкой, которая не выступает на поверхности мебели; дорожные для монтажа ограждений и фиксации металлических, деревянных или пластиковых конструкций; машиностроительные для соединения запчастей транспортных средств, обладают особой прочностью и стойкостью к изменениям от воздействия агрессивной внешней среды; фундаментные служат для крепления оборудования к фундаменту, имеют специальную форму головки; путевые соединяют части рельс.
Обратите внимание! Не существует универсальных болтов, которые подойдут для любой задачи. Для каждой нужно выбирать крепеж в соответствии с его классом прочности. Именно класс прочности болта влияет на безопасность конструкций, разрушение которых может привести к гибели людей.
Класс прочности – это наиболее важная характеристика для крепежа. Определяет устойчивость болтов к механическим воздействиям и показывает предел прочности на разрыв. Остановимся на ней подробнее.
Классы прочности
В ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78) можно найти обозначение класса прочности болтов. Характеристика зависит от множества факторов, например, от стали, из которой выполнен болт, и от того, была ли термообработка материала. Приведем список классов прочности и их основные параметры.
Классы от 3.6 до 6.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: нет
Класс 8.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 9.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 10.9
Материал: углеродистая или легированная сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 340 или 425 °С
Класс 12.9
Материал: легированная сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 380 °С
Чем легированная сталь отличается от углеродистой? Тем, что в ней содержится молибден, титан, вольфрам или другие добавки. Они улучшают эксплуатационные характеристики, увеличивают твердость, плотность и термостойкость материала.
Часто болты покрывают другим материалом для улучшения их свойств:
- цинком – для болтов, которые используются в промышленности, толщина покрытия доходит до 25 мкм;
- никелем – декоративное покрытие болтов для мебели, не влияет на прочность;
- фосфатами или оксидами – так можно создать защитный слой, который сделает крепеж более долговечным;
- цинк-ламельным покрытием – увеличивает срок службы болта вдвое.
Что такое термическая обработка стали и зачем она нужна? Это технологический процесс изменения структуры материала, в результате которого повышается предел выносливости стали, увеличивается прочность и износостойкость самого крепежа.
Обратите внимание! Классы прочности могут маркироваться как с точкой, например 3.6, так и без нее, например 36.
Механические свойства
Чтобы правильно подобрать крепеж, нужно не только ориентироваться на класс прочности, но и знать, какие характеристики за ним скрываются. От этого зависит назначение метиза. Например, болты низкой прочности класса до 6.6 подойдут для монтажа козырька надо крыльцом. Класс прочности высокопрочных болтов – от 6.6 до 12.9. Их используют при строительстве кранов, мостов, зданий, транспорта, железнодорожных путей. Это же значение определяет, может ли на крепеж прилагаться несущая силовая нагрузка.
В таблице ниже мы приведем класс прочности болтов. Расшифровка терминов до таблицы поможет вам сориентироваться в свойствах крепежа по ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78).
- Временное сопротивление – это предел прочности болта, максимальная сила, которая может быть к нему приложена. При достижении критического параметра крепеж разрушится. Это действует для любого вида механической силы: сжатия, изгиба, скручивания, растяжения.
- Твердость по Виккерсу – это отношение нагрузки вдавливания четырехгранной алмазной пирамиды противоположным углом к площади поверхности того предмета, на который воздействует сила. Простыми словами, это значение определяет, насколько устойчив болт к деформации от удара/соприкосновения с другим предметом.
- Предел текучести – это максимальная рабочая нагрузка на болт. Если будет достигнута, начнется необратимая деформация без увеличения нагрузки (можно сказать, саморазрушение). При расчетах нагрузки следует выбирать болты, которые превышают необходимые требования вдвое.
Механические свойства болтов в зависимости от класса прочности
| Класс прочности | Временное сопротивление, МПа | Твердость по Виккерсу, HV | Предел текучести, МПа |
| 3.6 | 300 – 330 | 95 – 250 | 180 – 190 |
| 4.6 | 400 – 400 | 120 – 250 | 240 |
| 4.8 | 400 – 420 | 130 – 250 | 320 – 340 |
| 5.6 | 500 | 155 – 250 | 300 |
| 5.8 | 500 – 520 | 160 – 250 | 400 – 420 |
| 6.6 | 600 | 190 – 250 | 360 – 480 |
| 6.8 | 600 | 190 – 250 | 640 |
| 8.8 | 800 – 830 | 250 – 335 | 640 – 660 |
| 9.8 | 900 | 290 – 360 | 720 |
| 10.9 | 1000 – 1040 | 320 – 380 | 900 – 940 |
| 12.9 | 1200 – 1220 | 385 – 435 | 1080 – 1100 |
Зная класс прочности, можно рассчитать среднее временное сопротивление самостоятельно. Для этого умножьте первую цифру класса прочности на 100. Например, для болта 6.6 это значение будет 600. Также можно рассчитать предел текучести, умножив временное сопротивление на вторую цифру класса прочности и поделив полученный результат на 10. Для того же болта 6.6 это будет выглядеть так: 600×6÷10 = 360.
Маркировка
В соответствии с ГОСТ 1759.0-87 (СТ СЭВ 4203-83) на каждый болт ставится знак класса прочности и клеймо изготовителя. В зависимости от размера болта их наносят на торцевую или боковую поверхность головки. Также производитель может указать дополнительные характеристики крепежа. Пример показан на рисунке.
1 (буква D) – клеймо или товарный знак изготовителя.
2 (11.14) – числовое значение указывает на номер плавки.
3 (10.9) – класс прочности шестигранных болтов. Если не указан, значит, он меньше 6.
4 (S) – болт имеет шестигранную головку, которая превышает стандартный размер.
5 (ХЛ) – климатическое исполнение: ХЛ – для холодного климата до -65 °С; У – для умеренного климата до -40 °С.
Обратите внимание! В статье приводится маркировка болтов по ГОСТ. Существуют международные стандарты, например DIN или ISO. Не стоит пугаться, если на крепеж нанесены другие обозначения.
Надеемся, наша шпаргалка и таблица классов прочности болтов поможет вам с выбором. Подобрать крепеж можно на этой странице. Если остались вопросы, звоните нашему менеджеру – он вас проконсультирует.
Класс прочности болты, гайки 8.8, 10.9 высокопрочные
| Каталог / класс прочности болты, гайки 8.8, 10.9 высокопрочные |
Класс прочности — характеризует предел прочности, предел текучести с обязательной маркировкой на головке болта.
Крепеж изготавливают грубой, нормальной и повышенной точности или классов точности С, В и А соответственно.
Класс прочности болтов
Изготавливаются из марок стали 10, 20.
Не высокая прочность на разрыв. Болты класса прочности 5.8 выдерживают нагрузки на 20% больше, чем 4.8.
Широко применяются во всех отраслях народного хозяйства для малонагруженных соединений.
Изготавливаются из стали 35, 20Г2Р с последующей закалкой.
Выдерживают в два раза большее разрушающее воздействие по сравнению с классом прочности 4.8
Рекомендуем применять в ответственных конструкциях и механизмах.
Изготавливаются только из стали 20Г2Р или 40Х с последующей закалкой.
Выдерживают разрушающее воздействие в 2.7 раза больше по сравнению с классом прочности 4.8.
Высокий класс прочности позволяет применять крепежные изделия меньшего размера при тех же нагрузках.
Незаменимы в механизмах, требующих частой сборки-разборки, грузоподъемных машинах и ответственных конструкциях.
Класс прочности гаек
Класс прочности гаек — маркируется начиная с 8,0
Изготавливаются из стали 10, 20, применяются для малонагруженных соединений
Изготавливаются из стали 35, 20Г2Р с закалкой, применяются для ответственных конструкций
Изготавливаются из стали 20Г2Р, 40Х с закалкой, применяются для специальных конструкций
Сопрягаемые болты и гайки
Болт свинченный с гайкой соответствующего класса прочности должны обеспечивать соединение, которое может быть затянуто до значения пробной нагрузки болта без появления срыва резьбы.
| Класс прочности гайки | Сопрягаемые болты | |
|---|---|---|
| Класс прочности | Диаметр резьбы | |
| 4 | 3.6; 4.6; 4.8 | М16 |
| 5 | 3.6; 4.6; 4,8 | M16 |
| 5.6; 5.8 | М48 | |
| 6 | 4,5; 5,8 | М48 |
| 8 | 8.8 | М48 |
| 9 | 8.8 | М16 М48 |
| 9.8 | M16 | |
| 10 | 10.9 | М48 |
| 12 | 12.9 | М48 |
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.
Если же соединение будет затянуто выше пробной нагрузки болта, то конструкция гайки должна быть рассчитана так, чтобы обеспечить по крайней мере 10 % разрушении (в результате перезатяжки) по стержню болта для предупреждения потребителя о неправильном монтаже крепежных соединений.
Разрушающие нагрузки для болтов
| Резьба | Рабочая площадь поперечного сечения, мм кв. | Класс прочности | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | ||
| Минимальная разрушающая нагрузка, кН | |||||||||||
| М5 | 14,2 | 4,69 | 5,68 | 5,96 | 7,1 | 7,38 | 8,52 | 11,35 | 12,8 | 14,8 | 17,3 |
| М6 | 20,1 | 6,63 | 8,04 | 8,44 | 10,0 | 10,4 | 12,1 | 16,1 | 18,1 | 20,9 | 24,5 |
| М7 | 28,9 | 9,54 | 11,6 | 12,1 | 14,4 | 15 | 17,3 | 23,1 | 26 | 30,1 | 35,3 |
| М8 | 36,6 | 12,1 | 14,6 | 15,4 | 18,3 | 19 | 22 | 29,2 | 32,9 | 38,1 | 44,6 |
| М10 | 58 | 19,1 | 23,2 | 24,4 | 29 | 30,2 | 34,8 | 46,4 | 52,2 | 60,3 | 70,8 |
| М12 | 84,3 | 27,8 | 33,7 | 35,4 | 42,2 | 43,8 | 50,6 | 67,4 | 75,9 | 87,7 | 103 |
| М14 | 115 | 38 | 46 | 48,3 | 57,5 | 59,8 | 69 | 92 | 104 | 120 | 140 |
| М16 | 157 | 51,8 | 62,8 | 65,9 | 78,5 | 81,6 | 94 | 125 | 141 | 160 | 192 |
| М18 | 192 | 63,4 | 76,8 | 80,6 | 96 | 99,8 | 115 | 159 | — | 200 | 234 |
| М20 | 245 | 80,8 | 98 | 103 | 122 | 127 | 147 | 203 | — | 255 | 299 |
| М22 | 303 | 100 | 121 | 127 | 152 | 158 | 182 | 252 | — | 315 | 370 |
| М24 | 353 | 116 | 141 | 148 | 176 | 184 | 212 | 293 | — | 367 | 431 |
| М27 | 459 | 152 | 184 | 193 | 230 | 239 | 275 | 381 | — | 477 | 560 |
| М30 | 561 | 185 | 224 | 236 | 280 | 292 | 337 | 466 | — | 583 | 684 |
| М33 | 694 | 229 | 278 | 292 | 347 | 361 | 416 | 576 | — | 722 | 847 |
| М36 | 817 | 270 | 327 | 343 | 408 | 425 | 490 | 678 | — | 850 | 997 |
| М39 | 976 | 322 | 390 | 410 | 488 | 508 | 586 | 810 | — | 1020 | 1200 |
Высокопрочные болты и гайки, высокопрочный крепеж находят применение в различных отраслях народного хозяйства.
Условия продажи:
- Реализация металлоизделий оптом и в розницу;
- Безналичный расчет, путем перевода денежных средств с банковского счета;
- Возможность отсрочки платежей;
- Бесплатные консультации наших специалистов;
- Оказываем услуги упаковки товара по требованиям заказчика;
- Готовы произвести продукцию любой сложности на заказ по чертежам заказчика.
Условия доставки:
- Доставка продукции осуществляется со склада из наличия;
- При необходимости мы можем предоставить услугу ответхранения;
- Готовы предоставить скидку на доставку согласно условиям партнерских программ транспортных компаний;
- Возможность самовывоза товаров со складов.
Гарантии:
- Вся продукция сертифицирована, отпускается после технологического контроля;
- Метизы, крепеж, канаты, сетка, проволока, электроды и другая металлопродукция соответствуют ГОСТ и ТУ;
- Возможность возврата товара в соответствии с законодательством Российской Федерации;
Доставка по РФ:
Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Брянск, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калуга, Киров, Кострома, Краснодар, Курган, Курск, Липецк, Омск, Оренбург, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Севастополь, Симферополь, Смоленск, Ставрополь, Тамбов, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Челябинск, Ярославль и др.
Представленная на данном сайте информация содержит каталог справочной информации о более 3000 наименованиях металлоизделий, носит информационный, ознакомительный характер, может быть применена в разных областях деятельности предприятий.
Что такое класс прочности болта?
Подробности выбора крепежного изделия болт
Крепежные изделия применяются как в бытовой сфере, так и в промышленности. Почти везде, начиная от изготовления мебели до сбора компьютера, используются соединительные детали, но самыми распространенными из них являются болты. При выборе болтов особое внимание уделяется классу прочности изделия.
Что такое класс прочности болта?
Под классом прочности болта понимают предельную нагрузку на крепежное изделие при соединении элементов собираемого устройства, то есть, его устойчивость к разрыву и деформации. Групп стойкости болтов всего 11. Показываются двумя цифрами, отделенные точкой.
Класс прочности болтов — бывает:
Чем выше номер на металлоизделии, тем прочнее болт, тем большую механическую нагрузку он может нести. В России к высоконадежным крепежам причисляют болты таких групп: 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.
Выбирая болты, нужно также обращать внимание на то, из какого вида металла их изготавливают. Качество металла для изготовления крепежного элемента зависит от количества содержания в нем углерода — чем меньше углерода, тем надежнее и крепче деталь. Следовательно, высокопрочные болты делаются из низкоуглеродистых, а также легированных (с содержанием сплавов для дополнительных износоустойчивых свойств) сталей. К ним относятся стали марок 20, 20 КП, 35, 35Х, 20 Г2Р, 65Г, 40Х.
Болты высокого класса прочности — 10.9,12.9 применяются в механизмах, которые требуют частой сборки-разборки, грузоподъемных машинах, сельскохозяйственных машинах, железнодорожных креплениях, строительных кранах. Твердость болтов класса прочности высокого — незаменима в тяжелом машиностроении, строении каркасов зданий, креплении приборов, которые подвергаются вибрационному действию, сложных механизмах, устройствах, возведении мостов.
Наиболее ходовыми болтами являются изделия среднего класса прочности, при изготовлении которых используется легированная сталь с содержанием углерода до 0,4% (сталь У4). Болты низкого класса прочности предназначены для легких не нагруженных конструкций, изготавливаются из марок стали 10, 20. Крепительные изделия низкого и среднего класса прочности широко применяются при изготовлении мебели, при креплении козырькового оборудования в машинах сельского хозяйства.
Болты также делятся на такие группы: черные и оцинкованные. К первой группе — черные — относятся металлоизделия необработанные, не имеющие внешнего покрытия и применяются они в устройствах, которые в дальнейшем будут покрашены. Их применяют в промышленном строительстве и машиностроении. Ко второй группе — оцинкованные — относятся болты с защитным покрытием, которые не подвержены разъеданию, ржавлению. Используются в конструкциях, для которых важен представительный вид, например, при сборе комнатной мебели.
Важно отметить, что прочность болта повышается его термической обработкой в электропечах с защитной средой.
Класс прочности болтов DIN
Стандарт DIN отвечает мировым нормам качества. Болты стандарта DIN относятся к крепительным частям высокой твердости, делаются из углеродистой стали, с нанесением цинка на поверхность изделия, что повышает его устойчивость к искажениям. Применяются для сбора устройств из металла, установок, приспособлений. Задействованы в строительстве, где с их помощью прикрепляют навесные части к якорям, закрепленным в бетоне, кирпиче, во всех сферах народного хозяйства, в машиностроительной области. Сборка с применением болтов DIN экономична по материальным расходам.
Самый используемый стандарт болтов DIN — это DIN 931 и DIN 933. Национальные аналоги вышеуказанных болтов — это металлоизделия, сделанные по стандартам качества ГОСТ 7798 и ГОСТ 7805.
Из какой стали делают болты?
Применение высокопрочных болтов и гаек
Классы прочности высокопрочного крепежа
| Класс прочности болтов, винтов и шпилек | Твердость шайб |
|---|---|
| 8.8 и менее | 200 HV |
| 10.9 | 300 HV |
| 12.9 | 380 HV |
| Класс прочности болтов, винтов и шпилек | Класс прочности гаек |
|---|---|
| 10.9 | 10 |
| 12.9 | 12 |
Важным условием надежной и долговечной работы ботового соединения на основе высокопрочного крепежа является правильный подбор комплекта: болт, гайка и плоская шайба. Класс прочности гаек подбирают под класс прочности болтов, при этом для обеспечения максимальной нагрузочной способности резьбового соединения рекомендуется чтобы класс прочности гаек совпадал с классом прочности болта. Для правильного выбора плоских шайб для резьбовых соединений необходимо руководствоваться требованиями стандартов ISO 7089, ISO 7090 и ISO 7093. Твердость шайб должна быть достаточна для восприятия усилий сжатия при затяжке резьбы и не должно происходить деформации шайбы в процессе эксплуатации и, соответственно, ослабления усилия затяжки болтового соединения.
| Класс прочности | Марка стали |
|---|---|
| 10.9 | 45Г, 40Г2, 40Х, 40Х Селект, 30ХГСА, 35ХГСА |
| 12.9 | 30ХГСА, 35ХГСА, 40ХНМА |
Распространение высокопрочного крепежа связано с тем, что его применение в ответственных конструкциях позволяет инженерам решать сложные задачи связанные с ослаблением усилия затяжки болтовых соединений и появления в них опасных срезающих нагрузок. Причинами такого нарушения работы болтовых соединений являются:
- большой перепад температур и, как следствие, температурные деформации металлических конструкций, которые вызывают серьезные изменения геометрии узла;
- низкая прочность материала болта и шайбы приводит к их деформированию и появлению зазоров в соединении.
Большинство из этих задач можно успешно решать, применяя болты классом прочности 10.9 и 12.9 вместо классов прочности 8.8 и меньше. В этом случае высокие осевые усилия в болтовом соединении позволяют с успехом создавать необходимые условия надежной работы узла.
Высокопрочный крепёж, благодаря своим высоким нагрузочным характеристикам, нашел широкое применение в различных сферах машиностроения и строительства:
- сельскохозяйственная техника и грузовой транспорт: трактора, тягачи, прицепы;
- промышленное и энергетическое оборудование: станки, генераторы, турбины, насосы;
- строительная техника: экскаваторы, бульдозеры, краны;
- строительные металлоконструкции.
Класс прочности болтов и маркировка по ГОСТ 7798-70
Крепеж, представлен в ассортименте. Можно встретить изделия, которые предназначены для обыкновенного соединения деталей в сборочных единицах. А есть и такие, которые предназначены для повышения надежности узла, в котором они будут установлены. При выборе крепежа, необходимо учитывать класс прочности болтов и четко себе представлять с каким типом и размером нагрузки им придется столкнуться. Соответственно отталкиваясь от этого выбирать его типоразмер и группу прочности.
Cвойства крепежа
Метизы, выпускаемые различными предприятиями, отличаются друг от друга геометрическими параметрами, формой, материалом, предназначением. Кроме этого их можно различить по типу покрытия и ряду других. Кроме, названных свойств болты одного типа отличаются параметрами прочности.
Например, болт М16, может быть использован для крепления деталей забора или ограждения и такой же болт, может быть, использовать для сборки мостовой или крановой конструкции. Соответственно для первого варианта может быть использован болт с меньшими прочностными параметрами, чем для второго варианта применения. Болты, применяемые для сборки кранов и аналогичного оборудования называют крановыми. Они отличаются более высокой прочности и для их изготовления применяют особо прочные стали. В РФ действует ГОСТ 7817-70, который нормирует требования к крепежу, применяемого в особо ответственных конструкциях.
Метизы имеют несколько форм исполнения – болты, гайки, винты и пр. Каждое из указанных изделий применяют для решения определенных задач. Для их изготовления применяют различные стали и разные технологии. От этого зависит и та маркировка, которая будет нанесена на поверхность крепежа.
Класс прочности резьбового крепежа
Этот параметр нормируется в ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) в этом документе определены группы прочности и их количество. Предусмотрено 11 классов 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.
Каждое из этих обозначений подлежит расшифровке. Для этого достаточно первую цифру перемножить на 100 и результатом станет предел прочности металла. То есть болт с номером 9.8 будет обладать пределом прочности в 900 Н/кв. мм. Если число после точки перемножить на 10, то результатом станет размер предела текучести. Он обозначает то напряжение, по достижении которого вступает в силу необратимый процесс пластической деформации.
Кстати, при выполнении расчетов болтовых соединений необходимо закладывать большой запас прочности от предела текучести. Как правило, его принимают в два или три раза больше от номинала.
Метизы, предел прочности которого равен или превышает 800 МПа, применяют для сооружения крановой техники, мостовых конструкций, на железной дороге. Такие болты называют высокопрочными и относят к группе 8.8, а гайки 8.0 и больше.
Особенности производства болтов высокой прочности
Класс определяют не только по марке стали, но и по методу, примененного для их производства. Так, болты высокого класса изготавливают на высадочных автоматах (холодных или горячих). Резьбу накатывают с применением специальной технологической оснастки. Затем их отправляют на термообработку. После нанесения покрытия, защищающие болты от коррозии и старения, они готовы к отправке потребителям.
Крепеж отправляют потребителю в ящиках определенного веса. В некоторых случаях на их поверхность наносят слой масла, который обеспечивает длительное хранение метизных изделий.
Оборудование, применяемое для производства болтов высокого класса, может выпускать от 100 до 200 изделий, в минуту. Для изготовления применяют проволочный прокат, полученный из низкоуглеродистой или легированной стали.
Стали для изготовления болтов
Для производства применяют несколько марок стали. Распространенными считают — 10КП, 20КП, 10, 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. После выполнения термообработки, болты, получают заданные параметры, определенные в соответствующих нормативных актах. Термическую обработку осуществляют в электрических печах с применением защитной среды. Она препятствует исходу углерода из стали.
Болты высокой прочности могут быть произведены из разных марок и будут получены изделия, которые будут относиться к различным группам прочности. Варьируя разнообразные режимы термообработки, есть возможность получения изделий с разными параметрами прочности.
Как пример можно рассмотреть применение стали 35 для производства болтов, относящихся к разным группам прочности:
- 6 — болты выполняют на станках токарно-фрезерной группы;
- 6 и 6.8 — крепеж производят на высадочном прессовом оборудовании;
- 8 — этот класс получат после прохождения термообработки.
Болты высокой прочности, включают в себя и специализированные метизы, нашедшие применения строго в определенных областях. Требования к продукции определяют в отраслевых документах.
Крепежные изделия, применяемые в авиастроении, производят на основании так называемых нормалей (отраслевых стандартов). Эти метизы отличает повышенная прочность, малый вес и точность. Применение этих болтов и гаек обеспечивает безопасность эксплуатации техники. Для их производства применяют стали, относящиеся к углеродистым или легированным. Готовые изделия покрывают усиленным слоем антикоррозийного покрытия.
Продукция, применяемая при возведении мостовых сооружений и их конструктивных элементов, нормируется ГОСТ Р 52644-2006.
Болты особой прочности, производят в разном исполнении. Различают несколько вариантов. Болты категории «У» допускается эксплуатировать работать при – 40 ºC. Изделие типа «ХЛ» эксплуатируются в диапазоне от – 40 до – 65ºC.
Для изготовления метизов с высокой прочностью, применяют следующие марки сплавов: 30Х3МФ, 30Х2АФ, 30Х2НМФА.
Типы проводимых испытаний
Для подтверждения качества продукции заводы производители проводят ряд испытаний. Перечень и методики испытаний определены в ГОСТ Р 52627-2006. Испытания могут быть осуществлены в заводской или любой другой лаборатории, прошедшей соответствующую аттестацию в центре Росстандарта. Ниже приведен краткий перечень тестов:
- растяжение;
- кручение;
- твердость;
По результатам, проводимых испытаний будут определены свойства продукции, в частности – предел прочности, предел текучести и ряд других.
Маркировка болтов
Порядок обозначения продукции определен международной организацией по стандартизации – ISO. Все документы (ГОСТ, ТУ), разработанные в СССР и РФ, выполнены с учетом этой системы и полностью отвечают ее требованиям.
Обязательной маркировке подлежат все болты и винты с диаметром стержня выше 6 мм. Исключения составляют детали с некоторыми формами шлицов или головок. Ее наносят на головку продукции. Она может располагаться на торце или сбоку головки. Место расположение клейма и его содержание определено в ГОСТ Р 52644-2006. Оно должно нести в себе следующую информацию:
- Штамп завода производителя.
- Класс прочности данного изделия.
- Климатическое исполнение болта, оно наносится только на изделия, работающие в условиях ХЛ.
- Номер плавки стали, использованной для производства этого изделия.
- S – индекс обозначает, что размер головки увеличен.
На болтах, выполненных из нержавеющей стали должна быть указана марка стали. Индексы, наносимые на болт, могут выпуклыми или выдавленными. Размер шрифта определяет завод-изготовитель, руководствуясь требованиями ГОСТ.
Точность болтов
Другое важное свойство – это точность. Производители выпускают продукцию двух классов точности. Класс А – подразумевает то, что стержень встает в отверстие с минимальным зазором. Диаметр посадочного отверстия не может быть больше толщи болта на 0,3 мм. Такой точности довольно просто добиться в условиях производственного цеха, но практически невозможно на строительной площадке. Крепеж класса В и С могут быть установлены в посадочные отверстия больше стержня изделия на 2 – 3 мм.
Точность исполнения болтового соединения оказывает заметное влияние на его прочность и сопротивлению нагрузок. В частности, чем точнее выполнено посадочное отверстие, тем будет меньше воздействие нагрузок, возникающих перпендикулярно оси стержня.