Выкручиваем сломанный болт

Попытки вывернуть старый, ржавый или прикипевший болт нередко заканчиваются сорванной головкой или слизанными гранями. Ситуация неприятна вдвойне, если обломок находится в труднодоступном месте.

Мы обобщили свой личный опыт с рекомендациями наших постоянных покупателей — профессиональных строителей и механиков, и создали подробный обзор с вариантами решения проблемы.

Почему ломаются болты

Из всех соединений, которые встречаются в строительстве и машиностроении, самыми популярными являются резьбовые. Это не удивительно, так как при небольших габаритах и умеренной стоимости болт, шпилька и винт способны обеспечить точную установку детали с любой степенью затяжки, оставаясь при этом предельно простыми в эксплуатации и монтаже.

• Правильное резьбовое соединение собирается и разбирается быстро и без усилий.

Тем не менее существует ряд условий, которые приводят к характерным проблемам, в частности — к обрыву головки болта или срезу шпильки.

Типичные ошибки:

• неверно выбранный момент затяжки, превышающий класс прочности метиза и вызывающий деформацию резьбы;
• неаккуратная сборка/разборка узла, ведущая к перекосам и задирам нарезки, применение непрофессионального или неисправного инструмента;
• коррозия с повреждением витков из-за воздействия агрессивных к металлам сред — водной, кислотной, щелочной;
• фреттинг-коррозия — фрикционное разрушение резьбы вследствие неплотного, подвижного контакта между болтом и основанием;
• прикипание — вид коррозии, возникающий из-за химической связи между деталями из однородных материалов под влиянием высокой температуры;
• нарушение правил хранения и транспортировки крепежа, ведущие к изменению формы и ухудшению характеристик прочности.

Если вы находитесь на этапе сборки, обязательно уделите внимание предварительной обработке соединений. Данная операция не займет много времени, зато избавит от необходимости ломать голову над тем, как выкрутить поврежденный болт.

Обратите внимание!Важно правильно выбрать защитный состав относительно условий эксплуатации. Дисперсионное масло, антифрикционная паста и термостойкая смазка предназначены для решения разных задач. Ошибка в подборе или нецелевое использование лишает их заложенной производителем эффективности.

Подготовка

Независимо от способа, который вы найдете полезным, перед тем как пытаться извлечь обломок, сделайте ряд несложных, но крайне важных действий, они значительно увеличат шансы на успех мероприятия.

• Обстучите застрявшую часть молотком, чтобы ослабить ее посадку в гнезде. Делать это нужно аккуратно, контролируя силу удара. Если обломок застрял глубоко, используйте любую удобную наставку.
• Прогрейте болт газовой горелкой. Увеличение, а затем потеря объема из-за разницы температур при нагреве и остывании нарушит неразъемный контакт деталей. Что греть — обломок или основание, зависит от свойств металла.
• Залейте место поломки WD-40 (аналог LM-40), преобразователем ржавчины, керосином, соляркой или тормозной жидкостью. Некоторые мастера утверждают, что с коррозией неплохо справляются уксус и лимонная кислота.

Бренд	Сухой остаток, %	Проникающая способность, мм	Антикоррозионная стойкость, час
ABRO	0,10	33,7	3,5
Liqui Moly	39,26	26,6	7,0
Lavr	9,04	27,7	3,0
WD-40	24,66	30,3	48,0

Популярные проникающие смазки

Важно! Если крепеж сломался в основании из алюминия или цветного сплава (они широко используются в автомобилестроении), следует быть крайне аккуратным, чтобы не повредить деталь. Эти металлы, как правило, значительно мягче крепежа. Подвергать их чрезмерным механическим и температурным нагрузкам чревато переходом узла в неремонтопригодное состояние.

Как достать обломившийся болт

Мы упорядочили все известные нам приемы и разделили на три группы. В первую попали не требующие подготовки, подойдет всё, что есть под рукой. Во второй — методы, для реализации которых потребуются минимальные навыки и базовый набор электроинструментов — дрель, УШМ (болгарка).

Наконец, третья группа — тяжелая артиллерия. Сюда вошли сложные способы, предполагающие доступ к ресурсам, которые есть далеко не у каждого. Тем не менее о них стоит знать.

Молоток и зубило

В 90% случаев поломка болта происходит из-за человеческого фактора, когда заржавевший крепеж пытаются провернуть изо всех сил, зализывая грани и рискуя обломить шляпку. Не делайте так!

Допустим, метиз заклинило. Остановитесь, не пытайтесь вложить в рывок все свои силы. Обработайте соединение проникающей смазкой и оставьте на несколько часов.

Выждав время, начните аккуратно раскачивать (вперед-назад) болт ключом. При необходимости повторите процедуру — обильно залейте, подождите и попробуйте выкрутить его снова. Очень часто этих действий уже достаточно, чтобы без сверления и сварки извлечь крепеж неповрежденным.

Если обрыв все-таки случился, попытайтесь достать заломыш, используя следующие приемы. Вам хватит молотка и любого инструмента, способного выдержать удары.

• Край болта остался торчать над деталью и за него можно зацепиться? Уприте в осколок жало мощной плоской отвертки и точными, размеренными ударами в направлении выкручивания попытайтесь его сдвинуть.
• Тот же принцип, но уже с зубилом. Оно прочнее отвертки и легко выдерживает мощные удары молотка, передавая обломку больше энергии. К тому же зубилом можно прорубить поверхность залома, создав более надежный упор.
• Керн выручит, если срез оказался гладким или находится ниже плоскости основания. Поставьте инструмент вертикально, стараясь придерживаться внешнего радиуса болта, и сделайте лунку. Наклоните керн и ударами молотка попытайтесь проворачивать обломок против часовой стрелки.

Отметим, что данный способ показывает лучший результат с крепежом, который углублен в деталь не больше чем на 20-30 мм. Шпильки и болты с длинным телом менее податливы к усилию с таким вектором. Плюс подхода в том, что он не требует сложных действий, однако, по отзывам, позволяет решить проблему в 50% случаев.

Резьба	Площадь попереч. сечения, мм²	Класс прочности
4,6	5,6	6,8	8,8	10,9	12,9
Минимальная разрушающая нагрузка, кПа
М6	20,1	8,04	10	12,1	16,1	20,9	24,5
М8	36,6	14,6	18,3	22	29.2	38,1	44,6
М12	84,3	33,7	42,2	50,6	67,4	87,7	103
М18	192	76,8	96	115	159	200	234
М20	245	98	122	147	203	255	299
М24	353	141	176	212	293	367	431

Разрушающие нагрузки для болтов

Обратите внимание! Чем прочнее и качественнее сталь, тем проще выкрутить залом при помощи отвертки, зубила или керна. С мягкими сплавами, склонными тянуться в резьбе, метод будет малоэффективен.

Дрель, болгарка

Если попытки выкрутить сломанный болт при помощи молотка и зубила провалились, пора подключать электроинструмент. Дрель, шуруповерт и болгарка сегодня есть в арсенале каждого второго домашнего мастера. Если у вас их нет, попросите у соседа.

Нарезаем шлицы, восстанавливаем грани

Пробуя извлечь метиз, расположенный в труднодоступном месте, легко повредить грани. Особенно это касается крепежных изделий из мягкого металла. В таком случае вернуть головке шестигранную форму поможет напильник или, если позволяет компоновка узла, угловая шлифмашина (УШМ).

Болгарка, дремель и ножовка по металлу выручат, когда метиз сломан выше основания. В торчащем остатке резьбы пропилите шлиц, а затем воспользуйтесь подходящей по размеру отверткой.

• Если под рукой нет плоской отвертки, но есть крестовая, сделайте в шляпке не один, а два перпендикулярных пропила.

Этот метод относится к самым популярным. В комбинации со смазкой и прогревом он отлично подойдет для метизов, сидящих неглубоко.

Совет мастера!С винтами, болтами и шпильками диаметром до М5 удобнее работать дремелем, бормашиной или ножовкой по металлу. Для крупного крепежа лучше подойдет болгарка с абразивным отрезным кругом с диаметром 115 мм и толщиной 1-1,5 мм. Глубины шлица в 1-3 мм вполне достаточно.

Высверливаем обломанный болт

К сожалению, далеко не всегда часть сорванного метиза остается над поверхностью. Намного чаще болт или шпилька ломаются заподлицо с деталью и здесь не обойтись без дрели и набора сверл и метчиков. Следующие рекомендации помогут достать заломыш быстро и без ошибок.

• По возможности подготовьте площадку. Выровняйте срез болгаркой или напильником, убрав сколы. Так будет легче попасть сверлом в центр болта. Залейте место поломки проникающей смазкой, прогрейте.
• Сделав керном углубление, начинайте сверлить самым маленьким сверлом (начните с 2 мм) постепенно увеличивая диаметр — 3 мм, 5 мм и т. д. Если центр удалось угадать сразу, шаг или два можно пропустить.
• Размер последнего сверла — диаметр болта минус резьба. Оставшиеся витки убираются при помощи тонкого шила или проходкой враскачку, хорошо смазанным метчиком.
• Чтобы выкрутить обломок большого диаметра, сделайте маленьким сверлом два-три отверстия рядом. Вставьте в них мощную отвертку и попробуйте провернуть метиз.
• При работе «левым» сверлом, кроме усилия на откручивание, которого зачастую достаточно, чтобы выкрутить остатки закисшего болта, происходит попутное нагревание, облегчающее срыв. Способ особенно хорош для метизов крупного диаметра.

Обратите внимание! Очень важно при сверлении попасть в центр обломка. Однако сделать это не всегда получается из-за неровного рельефа среза. Если болт сломался ниже плоскости детали, задачу центрования решит кондуктор — приспособление, удерживающее сверло точно по оси отверстия. Любой токарь способен выточить такой переходник за пять минут.

Как достать сломанный метчик

При попытке обновить резьбу после высверливания, метчик иногда ломается и застревает в детали. Так как изготовлен он из прочной инструментальной стали и к тому же имеет специфическую форму, извлечь его стандартными способами практически невозможно.

Пропилите стальной прут/трубку (размер должен соответствовать диаметру отверстия) так, чтобы получились «клювики», которые войдут в стружечные каналы метчика. Согните второй конец трубки под прямым углом и выкрутите обломок.

Если способ не работает, попробуйте сломать метчик по частям ударами слесарного бородка, доставая отколотые кусочки при помощи неодимового магнита.

Совет мастера! Старайтесь использовать только новые свёрла и метчики, чтобы максимально исключить усталость металла. В противном случае вы увеличиваете шансы сломать инструмент в отверстии и получить новую проблему.

Сварка, кислота

Непростые задачи побуждают к сложным решениям. Сварочный аппарат есть далеко не у всех, между тем именно сварка является последним аргументом в сражении с оборванными болтами.

Привариваем гайку

По мнению большинства мастеров, это самый эффективный способ, а в условиях гаражей (где вероятность встретить сварщика с аппаратом очень велика), с него, возможно, вообще стоит начинать извлечение заломыша.

• Возьмите гайку большего размера, чем диаметр болта, и сместите ее в сторону относительно центра отверстия. Так легче оперировать электродом. Всегда дожидайтесь полного остывания сварной точки.
• При сварке гайки с остатком шпильки происходит точечное нагревание последней. Ржавчина и окислы сгорают на нитках резьбы, после чего достаточно минимальных усилий, чтобы выкрутить обломок.
• Если болт сломан заподлицо или ниже основания, прихватить гайку бывает сложно из-за ограниченного доступа месту контакта. Попробуйте сначала приварить широкую шайбу, а уже сверху гайку.
• Иногда можно обойтись вообще без гайки. Если обломок позволяет, наплавьте на него электрод и сразу полейте место сварки водой. Повторите операцию несколько раз, периодически пробуя проворачивать обломок. Вероятность, что с очередной попытки крепеж пойдет от руки, очень высока.

Совет мастера! Приваривая гайку или шайбу, подложите под нее кусочек тонкого картона. Во время сварки он сгорит, оставив между гайкой и основанием зазор, который облегчит срыв залома. Если картон заменить более прочным материалом, он создаст дополнительную защиту детали.

Вытравливаем кислотой

Использование 30% азотной кислоты, поможет, если нужно извлечь металлический обломок из блока цилиндров, который изготовлен из алюминиевого или магниевого сплава.

Просверлите болт или шпильку, и залейте 30% кислоту в получившееся отверстие. Реактив нейтрален к этим сплавам, и за несколько часов вытравит железо.

Экстрактор

Первая цель всех механических способов извлечения болта без шляпки — хоть как-то зацепить обломок. В случае с экстрактором этого добиваются сверлением осевого отверстия и заклинивания в нем рабочей части инструмента, после чего метиз легко выкручивается.

Операции с экстрактором выглядят следующим образом:

1. Заломыш обрабатывается проникающей смазкой и по возможности прогревается.
2. На срезе керном делается центровочная лунка.
3. Сверлится отверстие, равное диаметру стержня экстрактора.
4. В него до заклинивания вбивается или вкручивается (операция зависит от типа экстрактора) конусообразный конец инструмента.
5. Поворачивая экстрактор против часовой стрелки гаечным ключом, отвинтите обломок.

После извлечения остатки болта бывает сложно снять с экстрактора. Чтобы исправить ситуацию обстучите сцепку молотком, ослабляя ее. Винтовое соединение можно зажать в тиски и выкрутить, используя ключ с длинным рычагом.

Если экстрактор недоступен, его заменят подручные средства. Обработайте на наждаке старый трехгранный напильник, тонкую развёртку или метчик (главное условие — высокая прочность стали), добиваясь формы вытянутой пирамиды с острыми гранями.

Просверлите сквозное отверстие по оси залома, стараясь не задеть резьбу, забейте в него получившийся инструмент и за свободный конец выверните обломок. Болт желательно сверлить насквозь.

Под рукой нет ничего, что могло бы послужить основой для самодельного экстрактора? Возьмите обычную биту-звездочку и забейте в просверленное отверстие. Битки, как правило, делаются из качественной стали, недорого стоят и позволяют обойтись без наждачного круга, так как уже имеют жало нужной формы.

Причины ослабления и поломки болтов и методы предотвращения ослабления

Время от времени происходит ослабление болтов. Если не обращать внимания, это часто приводит к вибрации оборудования, повреждению компонентов и даже к травмам. Как затянуть маленькую гайку всегда было вечной темой в механическом проектировании. Например, для предотвращения ослабления гаек появились японские эксцентриковые гайки, гайки Down и китайские самозатягивающиеся гайки. Сегодня мы не будем обсуждать эти звездные продукты в крепежной индустрии, а поговорим о самом простом методе крепления гаек.

Почему болт ломается?

При нормальных обстоятельствах мы анализируем разрушение болта по следующим четырем аспектам:

Во-первых, качество болтов.

Во-вторых, момент предварительной затяжки болта

В-третьих, прочность болта

В-четвертых, усталостная прочность болта

На самом деле, большинство случаев поломки болтов вызвано ослаблением болтов. Ослабление приводит к поломке болтов. Ситуация поломки болта из-за ослабления примерно такая же, как ситуация усталостного разрушения, поэтому, в конце концов, мы всегда можем найти причину усталостной прочности, но на самом деле усталостная прочность болта очень велика. Болт не сломается из-за усталости во время фактического использования.

01. Разрушение болта не вызвано недостаточной прочностью болта на растяжение

В качестве примера возьмем высокопрочный болт M20×80 класса 8,8. Его вес составляет всего 0,2 кг, а минимальная растягивающая нагрузка составляет 20 тонн, что в 100 000 раз превышает его собственный вес. В нормальных условиях мы используем его только для крепления 20-килограммовых деталей и используем только одну тысячную от его максимальной грузоподъемности. Даже при действии других сил в оборудовании невозможно пробить тысячекратный вес компонента. Следовательно, прочность на растяжение резьбового соединения достаточна, и повредить болт из-за недостаточной прочности невозможно.

02. Разрушение болта не связано с усталостной прочностью болта.

Резьбовые крепления можно ослабить только сто раз в эксперименте по ослаблению поперечной вибрации и миллион раз повторной вибрации в эксперименте на усталостную прочность. Другими словами, резьбовые соединения расшатываются при использовании одной десятитысячной их усталостной прочности. Мы используем только одну десятитысячную от его максимальной мощности. Следовательно, ослабление резьбовых соединений не связано с усталостной прочностью болтов. .

03. Настоящая причина повреждения резьбовых креплений – разболтанность

После ослабления резьбового соединения вырабатывается огромная кинетическая энергия mv2. Эта огромная кинетическая энергия воздействует непосредственно на застежку и оборудование, вызывая повреждение застежки. После повреждения крепежа оборудование не может работать в нормальных условиях, что в дальнейшем приводит к повреждению оборудования. У крепежных изделий, которые подвергаются осевой нагрузке, срывается резьба и ломаются болты. Для крепежа, на который действует радиальная сила, болты обрезаются, а отверстия под болты пробиваются в форме эллипса.

Выбор метода предотвращения ослабления нити с превосходным эффектом предотвращения ослабления является фундаментальным решением проблемы.

Возьмите гидравлический молот в качестве примера.

Вес гидромолота GT80 составляет 1,663 тонны. Болты боковой пластины представляют собой 7 комплектов болтов M42 класса 10,9. Усилие натяжения каждого болта составляет 110 тонн. Сила предварительной затяжки рассчитывается как половина силы растяжения. Усилие предварительной затяжки составляет от 300 до 400 тонн. . Но болты сломаются. Сейчас собираюсь поменять на болты М48. Основная причина в том, что невозможно предотвратить ослабление болтов.

Когда болт сломан, самый простой вывод, который могут сделать люди, это то, что прочности недостаточно, поэтому в основном используется метод увеличения класса прочности диаметра болта. Этот метод может увеличить усилие предварительной затяжки болта и его силу трения. Конечно, эффект против расшатывания тоже можно улучшить, но этот метод на самом деле является непрофессиональным методом. Это требует слишком много инвестиций и слишком мало прибыли.

Анализ причин ослабления болтов

Резьбовое соединение спроектировано в соответствии с условием самоблокировки: ψ ≤ρv, пара трения, образующаяся в резьбовой паре, заставляет болт самостопориться и затягивать болт, поэтому соединение не ослабнет само по себе под статической нагрузкой. Однако при ударе, вибрации, переменной нагрузке и больших перепадах температуры сила трения F винтовой пары будет уменьшаться или исчезать мгновенно. Если это явление повторяется неоднократно, соединительные болты будут постепенно ослабевать. При ослаблении резьбовых соединений выделяется кинетическая энергия mv2. У крепежных изделий под действием осевой силы повреждается резьба и ломаются болты. Для крепежа под действием радиальной силы болты срезаются, а отверстия под болты ломаются.

Принцип предотвращения ослабления болтов: ограничение относительного перемещения между парами резьбы или увеличение сложности относительного перемещения.

Знакомство с распространенными методами предотвращения выпадения болтов (краткое введение в часто используемые методы предотвращения выпадения болтов, а далее в этой статье будут рассмотрены некоторые новые и уникальные методы предотвращения выпадения болтов и их принципы предотвращения выпадения болтов)

Для болтов обычно используются три метода защиты от ослабления: фрикционное предотвращение ослабления, механическое предотвращение ослабления и постоянное предотвращение ослабления. Механические антиослабления и фрикционные антиосвободители являются съемными антиосвободными, а постоянные антиослабляющие называются несъемными антиосвободными.

Существует три широко используемых метода предотвращения ослабления гаек: предотвращение ослабления трением, механическое предотвращение ослабления и постоянное предотвращение ослабления.