Классы прочности крепежных изделий из углеродистой и нержавеющей стали

Что такое высокопрочный болт

Данный вид крепления имеет несколько классификаций, но наиболее значимой характеристикой является повышенная стойкость перед большими нагрузками. Благодаря этому соединяемые болтовым крепежом конструкции становятся высокопрочными и долговечными. Высокопрочные болты, гайки и шайбы широко используются для металлических конструкций, при выполнении строительных работ и в тяжелой промышленности, машиностроении.

Болт представляет собой стержень из металлического сплава, с нанесенной на него наружной резьбой и головкой, обычно в виде шестигранника, под гаечный ключ. Закрепление производят путем накручивания гайки нужного размера Для равномерного распределения нагрузки используют шайбы.

Обозначение болтов

Долгое время конкурирующие производители использовали собственные стандарты. Эта система претерпела ряд серьезных изменений, после которых все детали стали соответствовать определенным параметрам и маркироваться согласно ним. Данное положение было необходимо в условиях стремительно развивающейся промышленности, при которых отсутствие стандартов усложняло производственный процесс.

На данный момент существует три унифицированных стандарта, согласно которым на болты наносятся маркировки для удобства использования:

• ГОСТ;
• ISO;
• DIN.

Рекомендуемая схема обозначения болтов и винтов по ГОСТу используется в странах СНГ. Требования стандартов качества относятся к продуктам питания, производственным товарам, одежде и т. д. ISO является международной метрической системой, принятой в 1964 году. На данный момент этот стандарт используется во многих странах мира. DIN принята и используется в Германии. Данная система имеет несколько стандартов.

Область применения

Болтовые соединения высокой прочности предназначены для монтажа сложных строительных конструкций, которые будут подвергаться:

• высоким температурным перепадам;
• осадкам;
• сильным и частым ветрам;
• контакту с химическими веществами.

Так как размеры крепежа, предусмотренные ГОСТом, различаются, области применения метизов обширны:

• станки, оборудование;
• сельхозтехника, машиностроение;
• строительство мостов, зданий;
• судостроение;
• промышленность, производство.

Фрикционное соединение на высокопрочных болтах прекрасно справляется с задачей крепкого и надежного монтажа конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам и вибрациям.

Широкое применение данный крепеж имеет в быту. Он идеален при ремонте квартир, балконов, надежно закрепит любые конструкции на бетонных стенах. Автолюбители не обходятся без таких болтов, ремонтируя свою машину, особенно крепления колес.

Описание

На высокопрочные болты есть официальный действующий ГОСТ 52644-2006. В данном акте нормируются:

• габариты болтов;
• длина резьбы такого крепежа;
• вариации конструктивных элементов и исполнений;
• коэффициенты закручивания;
• теоретическая масса каждого изделия.

На них распространяется еще и стандарт DIN 6914. По умолчанию это изделие имеет шестигранную головку под ключ. Оно предназначается для высоконапряженных стальных соединений. Диаметр крепежа может составлять от М12 до М36. Их размер колеблется от 3 до 24 см.

Такие болты могут использоваться в машиностроении, в двигателестроении. Они пригодятся еще и для участков, где действует сильная вибрация; их можно, наконец, использовать в строительных конструкциях различного рода. Большую роль, однако, играет правильно выбранное усилие затягивания. Слишком слабый нажим часто приводит к преждевременному разрушению соединения, слишком сильный — способен навредить крепежу или соединяемым конструкциям.

Классификация по прочности и маркировке

Данный крепеж изготавливают строго в соответствии с ГОСТом и наносят соответствующую маркировку. Расшифровать ее несложно:

• По классу прочности покрытия верхнего слоя крепежа болтовые метизы занимают лучшие позиции по шкале от 6,8 до 12,9. Маркировка высокопрочных болтов начинается от 8,8. Чтобы она была лучше видна, обозначение высокопрочных болтов ставится на головке крепежного элемента.
• Дополнительные буквы ХЛ на маркировке рядом с классом прочности болтов означают, что крепеж можно использовать в условиях очень низкой температуры до -60°С.
• Маркировка буквой У ограничивает низкий температурный режим – не ниже — 40°С.
• Английская S информирует об увеличенных размерах головки болта.

Благодаря маркировке на головке метиза можно быстро выбрать нужный крепеж.

Сфера применения ВПБ

По большей части используются ВПБ при изготовлении автомобилей, станков, в машиностроительной отрасли, при строительстве особо важных объектов – мостов, туннелей, железных дорог и служат для стыковки деталей конструкций.

ВПБ рассчитаны на эксплуатацию в условиях агрессивной окружающей среды – при резких перепадах температур, во влажных условиях, в местности рядом с морем. В повседневной жизни для бытовых нужд ВПБ применяют для анкерного крепления в бетоне, кирпиче, камне.

Стали для изготовления болтов

Для изготовления высокопрочных крепежей используют легированную углеродистую сталь повышенной прочности и стойкости. Специальные технологии изготовления включают в себя горячую или холодную высадку заготовок, значительно повышают уровень прочности. Обязательная термообработка в электропечах наделяет изделие антикоррозийными свойствами, многократно повышает прочность, продлевает срок эксплуатации.

Размеры

Размеры высокопрочных болтовых соединений точно соответствуют стандартам ГОСТ 52644:

1. Диаметр метизов по возрастанию: от болта М10 (меньшего) до М48 (большего).
2. Длина от 40 до 300 мм.
3. Вес 1000 штук зависит от диаметра и длины. Его можно определить по соответствующим таблицам по ГОСТ. Масса крепежа М16, к примеру, будет составлять 115-515 кг, М20 – 200-800 кг, а М48 – уже от 2500 до 5000 кг.
4. Толщина дополнительного покрытия тоже регулируется ГОСТом, в зависимости от диаметра метизов. Так болты высокопрочные М24 имеют покрытие толщиной 40 мкм, а М16 – 25 мкм.

Материал

Прочность крепежного элемента один из важнейших параметров, характеризирующих метизы. Прочность крепления напрямую зависит от типа материала, из которого оно изготовлено. В зависимости от прочностных характеристик, подбирается металл для производства и режим его термической обработки.

Чаще всего стандартные болты изготавливаются из легированной и нелегированной стали.

Но в некоторых случаях они могут изготавливаться из других металлов, таких как медь, алюминий, которые применяются в тех случаях, когда нет необходимости достижения высокой прочности крепежа.

Для изготовления ювелирных изделий, крепежи могут изготавливаться из драгоценных металлов, таких как золото, серебро и других.

В зависимости от типа используемого материала зависит обозначение болтов, называемое сортаментом, изучая которые можно понять, из чего делают болты.

Очень часто для повышения технических характеристик метизов применяют специальное покрытие, которое защищает крепежный элемент от воздействия окружающей среды (влажность, вода, диапазон температур, химические вещества).

Среди наиболее распространенных покрытий можно выделить следующие разновидности:

1. Цинковые. Толщина цинкового покрытия может варьироваться в зависимости от требований. Для болтов, используемых в бытовых приборах, толщина обычно небольшая. Но для крепежей промышленного назначения она обычно составляет до 25 мкм.
2. Кадмированные. Не очень распространенный тип болтов, из-за токсических свойств кадмия. Поэтому применятся в редких случаях, когда покрытие из других материалов не позволяют достичь желаемых эксплуатационных характеристик.
3. Никелевые. Обычно применяются для крепежей, используемых при производстве мебели. Никель повышает только декоративные характеристики, практически не изменяю эксплуатационные.
4. Фосфатирование и оксидирование. Применяются для создания защитного слоя на поверхности болтов, за счет окисления основного металла.
5. Цинк-ламельное. Приобретают широкое распространение, так как могут повысить срок службы крепежей в несколько раз.

Прочность

Прочность строго регламентируется ГОСТом, так как в некоторых случаях о этого зависит безопасность человека, сохранность оборудования или строений. Для достижения точности прочностных характеристик производят расчет высокопрочных болтов. Производство высокопрочных болтов регламентирует ГОСТ 7798-70.

Исходя из прочностных характеристик, болты делятся на 11 классов. Каждая категория имеет собственную маркировка, исходя из которой можно четко определить, к какому классу он относится и какую нагрузку выдерживает.

Следует отметить, что каждый метиз имеет определенный запас прочности к показателям, указных в маркировке. Поэтому не стоит переживать, что запас прочности болта будет впрок.

Прочность болтов зависит не только от типа используемого материала, но и технологии изготовления. Исходя и прочностных характеристик крепежных элементов можно выделить классификацию болтов по прочности:

• 3,6 – крепежи из нелегированной стали, без дополнительной закалки;
• 4,6 – изделия из углеродистой стали (углерод менее 0,55%);
• 5,6 – из стали без отпуска (углерод более 0,15%);
• 6,6 и 6,8 – болты из углеродистой стали без дополнительных добавок;
• 8,8 – применяется сталь с дополнительными компонентами (хром, марганец, бор), которая после закалки отпускается при температуре более 400 градусов;
• 9,8 – практически не отличаются от класса 8,8, имея повышенный показатель прочности;
• 10,9 – используется сталь с добавками, которая отпускается в температурном диапазоне от 340 до 425 градусов.
• 12,9 – для изготовления крепежей используется легированная сталь с минимальным содержанием фосфора и серы.

Исходя из назначения, можно выделить следующие типы болтов:

1. Лемешный – предназначен для крепления тяжелых подвесных конструкций. Исходя из названия можно понять, что он широко используется в сельском хозяйстве, обычно для крепления лемехов на почвообрабатывающую технику.
2. Мебельный – отличается от других видов тем, что резьба нарезается не по всей длине стержня. Обычной целостной остается третья часть. Головка такого крепежа обычно гладкая, что необходимо для того, чтобы болт не выступал над поверхностью мебели. Несмотря на названия, такие элементы применяются и в других сферах, особенно часто в строительстве.
3. Дорожный – широко распространённый при монтаже ограждений. Отличается полукруглой головкой, под которой расположен квадратный подголовок. Такая конструкция позволяет прочно фиксировать элементы ограждения к столбам. Применяется во всех сферах, где есть необходимость фиксации тонких листов металла, дерева, пластика и других материалов.
4. Машиностроительный – наиболее распространенный тип болтов, который применяется машиностроительстве. Он отличается повышенными прочностными свойствами и устойчивостью к агрессивной внешней среды.
5. Путевой – применяется в железнодорожной сфере, чаще всего для соединения отдельных частей рельс. Отличаются тем, что резьба может составлять меньше половины длины стержня.

Технология крепления высокопрочных болтов

Одной из важных составляющих в технологии крепления является четкое фиксирование временного отрезка после подготовки и смазки резьбы до непосредственного использования крепежа. Этот срок не должен превышать 10 суток, что должно указываться в специальном журнале постановки высокопрочных болтов после их доставки от производителя. Если подготовка производилась самостоятельно, то данные также фиксируют, заполняя журнал. Пример порядка крепления болтового соединения:

1. Подготавливают всю конструкцию для стыковки и монтажа.
2. Подготавливают по стандартам необходимый крепеж.
3. Проводят установку и монтаж конструкции.
4. Затягивают болты.
5. Производят герметизацию стыков всего крепежа.
6. Осуществляют контроль качества сборки объекта.

Подготовка высокопрочных болтов гаек и шайб

Перед началом установки в конструкцию высокопрочные болты, гайки и шайбы подлежат подготовке. В нее входит:

1. Технологическая очистка от консервирующих заводских смазок, а также от пыли и грязи. Ее совершают в разогретом щелочном растворе при температуре 80-100°С, куда входят вода, моющие средства, кальцинированная и каустическая сода, жидкое стекло и тринатрий фосфат. Соотношение соблюдают строго по ГОСТу. Крепеж в спецтаре опускают на 20 минут в раствор, после чего 3-5 раз промывают в моющем растворе.
2. Сушку проводят в горячем виде в течение нескольких минут, с обдуванием сжатым воздухом.
3. Выполняют прогонку на токарном станке или гайковертами, проверку и смазывание резьбы.
4. Обязательную смазку резьбы крепежа проводят путем погружения его в раствор из спецбензина ГОСТ 2084 и минмасла ГОСТ 0799 в соотношении 9 к 1.
5. Комплектацию и хранение очищенных метизов осуществляют в закрытой таре. При комплектации на каждый болт надевается гайка и две шайбы.
6. Проводят контроль качества.

Изделие 2М12х1,50LH-5gx50.66.А.047 ГОСТ 7798-70

• Изделие. В этом месте пишут название детали: болт, винт, шпилька и т. д.
• Класс качества диктуется ГОСТом, поэтому может быть не указан. Существует три класса — А, В и С, где обозначение А говорит о самой высокой точности выполнения детали.
• Цифра 2 обозначает исполнение. Существует всего четыре вида исполнения. Исполнение 1 не указывается по умолчанию.
• М — это обозначение типа резьбы. Указывается первая буква ее названия: метрическая, коническая или трапецеидальная.
• 12 — диаметр болта в миллиметрах.
• 1,5 — шаг резьбы, может не быть указан в случае, если он основной для резьбы данного диаметра.
• LH — обозначение того, что на данном болте левая резьба. Если изделие выполнено с основной (правой) резьбой, то это указано не будет.
• 5g обозначает, по какому классу точности была нарезана резьба. Классы могут быть обозначены цифрами от 4 до 8, где 4 означает самый точный класс.
• 50 — длина болта (обозначение в миллиметрах).
• 66 — класс прочности изделия. На головке болта эти показатели ставятся с точкой между цифрами. В условном обозначении точку не ставят.
• А — характеристика применяемой для изготовления стали. В данном случае указано, что болт был вылит из автоматной стали. Буква С говорит, что деталь сделали из спокойной стали. Этот параметр характеризует класс прочности болта. Это значит, что класс выше 8.8.
• 047 обозначает вид покрытия и его толщину на изделии. Существует несколько типов покрытия — от 01 до 13. В данном случае вид покрытия 04, а его толщина — 07 мкм.

Условное обозначение крепежа болтов позволяет максимально точно выполнить требования к определенному изделию и конструкции. Соответствие стандартам качества является залогом успешного воспроизведения требований проекта. Пометка, что изделие соответствует ГОСТу, позволяет изучить свойства детали по данным документам и означает его полное соответствие стандартам. Стандарты по ГОСТу соответствуют другим унифицированным системам. Для перевода из одной системы в другую достаточно воспользоваться метрической таблицей перевода.

Правила затягивания БВП

Натяжение высокопрочных болтов производится в два этапа:

1. Совмещают отверстия деталей под высокопрочные болты и фиксируют положение частей конструкции с помощью монтажных пробок.
2. На первом этапе вставляют болтовой крепеж, вынимают пробки. Далее с помощью гайковертов, болтовой крепеж затягивают только до 50-90%. В начале натяжения головку крепежа необходимо придерживать от прокручивания. В случае невозможности устранить прокручивание элемент заменяют.
3. На втором этапе закрепление производится полностью, с помощью динамометрических ключей. Натяжение болтов проводят после контроля соответствия геометрии всей конструкции относительно стандартов и правил, проверки плотности стяжки конструкции.

Отличные технические характеристики соединений, выполненных с помощью высокопрочных болтов, обеспечивают прочность всей конструкции. При условии соблюдения всех инструкций, конструкция будет служить многие десятилетия.

Удалось ли Вам решить свою проблему по рекомендациям из статьи?

Да!

45.45%

Нет. Требуются дополнительные ответы. Сейчас спрошу в комментариях.

38.29%

Частично. Еще остались вопросы. Сейчас отпишусь в комментариях.

16.25%

Проголосовало: 363

4.5. Приемка и герметизация соединений при условии их полной разборки

4.5.1. Независимо от способа натяжения, контролер должен, прежде всего, произвести наружный осмотр всех поставленных высокопрочных болтов и убедиться, что все болты имеют установленную маркировку, под все головки и гайки поставлены шайбы; выступающие за пределы гайки части болтов имеют не менее одного витка резьбы над гайкой и двух под гайкой; на собранном узле имеется клеймо бригады, выполнявшей эти работы ().

4.5.2. Количество болтов в узле, подлежащих контролю, указано в табл. 3.

Таблица 3

4.5.3. При несоответствии результатов контроля требованиям п. 3.5.1. хотя бы для одного болта, контролируется двойное количество болтов. Если и в этом случае будет выявлен дефектный болт, контролируются все болты данного соединения.

Рис. 3

4.5.4. Результаты контроля независимо от способа натяжения должны быть занесены в специальный журнал ().

4.5.5. Ответственность за качество постановки болтов несёт производитель работ.

4.5.6 Плотность стяжки пакета проверяется щупом толщиной. 0,3 мм против затянутого болта на участке, ограниченном шайбой. Щуп не должен проходить между собранными деталями в зону, ограниченную шайбой (далее образующейся шайбой).

4.5.7. На каждом соединении, как правило, керном наносится клеймо бригады, выполнявшей соединение, и лица, производившего контроль. Номер клейма присваивается приказом по подразделению, выполняющему соединения. Если болты подготовлены методом парафинирования, рядом с клеймом ставится буква «П».

4.5.8. После приёмки соединения контролером, все стыки по контуру должны быть огрунтованы. Если в проекте объекта отсутствует марка грунтовки, допускается использование грунтовок ФЛ-03К, ГФ-021 с добавлением сухого пигмента до консистенции, исключающей затекание грунтовки внутрь пакета.

4.5.9. Инструмент для натяжения болтов и подготовки поверхностей принимается в соответствии с «Руководством по применению комплекта инструмента для постановки высокопрочных болтов». ММСС СССР Москва 1985 г. ().