Болт

Разновидности болтов

Классификацию болтов можно производить по разным параметрам: по форме головки, стержня или резьбы. А также по назначению.

По форме головки бывают универсальные болты с шестигранной шляпкой, а также с круглой, овальной и квадратной.

По форме стержня выпускают метизы с резьбой, нанесённой на всю его длину или только на часть.

В зависимости от типа резьбы выделяют несколько разновидностей метизов:

• болт;

• винт;

• шпилька.

Болт снабжён головкой и резьбой по стержню. Она нужна, чтобы навинтить гайку. Болтовое соединение предполагает, что в двух деталях высверливаются сквозные отверстия, в которые вставляется болт, и с обратной стороны конструкция затягивается гайкой.

Недостаток соединения — увеличение веса конструкции, потребность в наличии места.

Достоинства соединения — легко заменять в случае обрыва.

Винтовое соединение предполагает, что крепление осуществляется за счёт самой детали, выполняющей одновременно и роль болта, и роль гайки. Причём возможны варианты как наличия резьбы на самой детали, нуждающейся в креплении, так и производство резьбы болтом при вкручивании, например, когда речь идёт о саморезах. Винт при этом вкручивается в корпус изделия с помощью специального торцевого инструмента.

Недостаток соединения — при монтаже резьба может повреждаться. В этом случае извлечь крепёж затруднительно. Не стоит применять этот вид скрепления при предполагаемом частом монтаже и демонтаже.

Достоинства соединения — малая площадь установки.

Шпилька — это крепёжное изделие цилиндрической формы, у которого нет головки. На концах шпильки расположена резьба одинакового диаметра. При креплении с помощью шпильки один конец изделия вворачивают в деталь, а на второй конец накручивается гайка соответствующего размера.

Недостаток соединения — может гнуться или терять прочность, при сильных нагрузках легко сорвать резьбу.

Достоинства соединения — удобное использование при необходимости частой сборки / разборки, а также при соединениях в труднодоступных местах.

По назначению болты можно разделить на несколько видов:

• лемешные (применяются для сельхозтехники);

• мебельные (отличаются гладкой и ровной головкой, не выступающей над поверхностью);

• дорожные (подходят для монтажа ограждений, а также хорошо фиксируют конструкции из дерева, пластика и металла);

• машиностроительные (соединяют запчасти транспортных средств);

• фундаментные (назначение в соответствии с названием);

• путевые (соединяют рельсы).

Важно понимать, что универсальных болтов попросту не существует. Крепёж всегда необходимо выбирать, ориентируясь на класс прочности — только в этом случае можно говорить о безопасном и надёжном соединении.

Классы прочности

Класс прочности крепёжных изделий определяется их механическими свойствами.

В соответствии с ГОСТ 1759.4-87 все крепёжные элементы (кроме гаек) разделяют на 11 категорий и маркируют двумя цифрами, между которыми стоит точка:

• 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.

Чем выше значение, тем большее усилие может выдержать крепёж, и тем он прочнее.

По какому принципу изделие попадает в тот или иной класс прочности? Болты, винты и шпильки производят из различных сплавов углеродистых сталей. От марки стали, а также от способа обработки заготовки и зависит класс прочности элемента.

Для примера рассмотрим Сталь 35. Из неё можно сделать крепёж класса прочности 5.6 — на токарном и фрезерном станке методом точения. С помощью объёмной штамповки на прессе уже получится крепёж класса прочности 6.6 и 6.8. Если мы подвергнем эти болты закалке, выйдут изделия класса прочности 8.8. То есть термическая обработка детали даёт нам классы прочности 8.8 и выше.

На качество крепежа влияет содержание в составе углерода. Чем его меньше больше, тем твёрже и надёжнее изделие (UPD: однако, более высокое содержание углерода приводит к большей прочности и более низкой пластичности).

Болты выпускаются в трёх вариантах прочности:

• низкой — из Ст 10 и 20 — маркировка до 6,6;

• средней — Ст 35, из стали до 1,4% углерода — маркировка 6.6-8.8;

• высокой прочности 40Х, 35Х, 40ХНМА, 20Г2Р, 35ХГСА, 38ХА — в составе низко-, среднеуглеродистая и легированная сталь, включены упрочняющие добавки – класс прочности больше 8.8.

СТ, Х, ХНМА, Г2Р, ХГСА, ХА — это обозначения марки стали, из которой сделан крепёж.

Ст 10 и 20 — углеродистая сталь низкой прочности. И болты, изготовленные из неё, выдерживают незначительный тоннаж (в маркировке — до 6.6). Подходят для малонагруженных соединений.

Сталь Ст 35 идёт на изготовление прочных болтов (от 6.6 до 8.8) и содержит добавки (марганец, хром или бор). Применяется для ответственных конструкций.

40Х, 35Х, 40ХНМА, 20Г2Р, 35ХГСА, 38ХА — это легированные сплавы с закалкой и отпуском, из которых производят изделия прочностью 8.8 и более. Подходят для сборно-разборных конструкций.

Расшифровка терминов классности болтов

Класс прочности болта помогает нам понять, какими характеристиками обладает изделие.

Основные термины:

Временное сопротивление — это предельная сила, которую можно приложить к изделию, после чего оно просто разрушится. Касается любого вида воздействия: сжатия и растяжения, изгибов и скручивания.

Предел текучести — это предельная рабочая нагрузка, после которой болт ещё не сломается, но будет невозвратно деформирован. При выборе изделия надо выбирать болты, превышающие требуемые вам параметры хотя бы вдвое.

Специалисты выделяют и ещё один параметр — твёрдость по Виккерсу. Это значение, которое определяет, насколько болт устойчив к ударам и иным травматичным воздействиям со стороны других предметов.

В таблице ниже представлены класс прочности болта и соответствующие ему параметры: сопротивление и предел текучести.

Расшифровка маркировки

Теперь рассмотрим, как рассчитываются и что означают данные параметры. Обратимся к маркировке. Первая цифра в наименовании класса прочности — это предельная нагрузка, при которой метиз разорвётся, иначе — предел прочности на разрыв: обозначает 1/100. Измеряется он в мегапаскалях (МПа) либо в ньютонах на квадратный миллиметр (Н/мм2). Для определения предела прочности в МПа надо умножить первую цифру маркировки на 100, а Н/мм2 – на 10.

Вторая цифра в маркировке класса прочности, идущая через точку, — это нагрузка, при которой метиз будет необратимо деформирован (вытянется, сожмётся и т.п.), иначе — предел текучести. Означает 1/10 отношения предела текучести к пределу прочности. Чтобы рассчитать этот параметр, надо умножить цифры класса прочности между собой, после чего полученный результат ещё умножить на 10.

Пример: для болта класса 6.8 предел текучести будет вычисляться 6 х 8 х 10 = 480 МПа.

По сути, предел текучести — это максимально возможная рабочая нагрузка на болт.

Ниже представлена таблица прочности болтов и нагрузки, которую они могут выдержать в зависимости от диаметра резьбы, площади поперечного сечения болта и класса прочности.

Важно!

При выборе болта, шпильки или винта необходимо ориентироваться на правило 1/2 или 1/3 — выбирать крепежи с двукратным или трёхкратным запасом.

У гаек 7 классов прочности, обозначаемых одним числом: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Эта цифра — 1/100 часть предела прочности того болта, с которым в паре должна идти гайка. Подобное сочетание болт + гайка — рекомендуемое. Оно даёт возможность равномерно распределять нагрузку.

Пример: гайка с пределом прочности 6 должна идти в комплекте с болтом, имеющим предел прочности 6 х 100 = 600 Мпа.

Представим сопрягаемые гайки и болты в виде таблицы:

Обратите внимание, что гайки высших классов прочности чаще всего легко заменяют гайки низших классов прочности. Но не наоборот! Взять гайку попрочнее разумно в случаях, когда предполагается наличие нагрузки выше предела текучести.

Категория изделия от 3.6 до 6.8 говорит о том, что эксплуатация возможна только в лёгких конструкциях. Изделия с маркировкой 8.8-12.9 считаются высоконадёжными.

Маркируются следующие виды изделий:

• болты, имеющие шестигранную головку;

• винты, состоящие из цилиндрической головки и внутреннего шестигранника;

• шпильки;

• гайки.

Болты маркируются на торцевой поверхности головки, тиснения могут быть выпуклыми либо заглублёнными и включают в себя следующие значения:

• класс прочности элемента;

• клеймо завода-изготовителя;

• стрелку — указатель левосторонней резьбы.

Обязательной маркировке не подлежат:

• болты, если их диаметр менее 6 мм;

• изделия класса прочности 6.8 или ниже;

• винты, имеющие прямой или крестообразный шлиц;

• нештампованные болты и винты, выполненные резанием или точением.

Шпильки маркируются на торце одним из специальных знаков:

• круг — класс прочности 8.8;

• плюс — класс прочности 9.8;

• квадрат — класс прочности 10.9;

• треугольник — класс прочности 12,9.

На болты и винты маркировка наносится либо на боковую, либо на торцевую часть головки. Геометрия разных видов крепежа на основе резьбы регламентируется ГОСТами.

Гайки маркируются с торца классическим способом, так же как болты и винты.

Главное о классах прочности болтов

Крепёжные изделия — болты, шпильки, винты и гайки — отличаются и по размеру, и по характеристикам. Два одинаковых по внешним параметрам образца могут иметь разную прочность. Чтобы правильно подобрать крепёж, необходимо ориентироваться на маркировку изделия и помнить, что чем выше класс прочности, тем большую нагрузку способен выдержать метиз.

===

Пост подготовлен по материалам блога Леруа Мерлен.

Благодарю за прочтение.