Высокопрочные болты: особенности и область применения

Болты высокой прочности — элементы крепления высокой стойкости. Они имеют отличие в том, что изготовлены из особенной марки металла (низколегированная и легированная сталь) по современной специфической технологии. Используемый материал содержит углерод до 0. 4 процента. Изготавливаются болты с помощью очередной высадки холодной или горячей, а затем последующее накатывание резьбы и термообработки в которой элемент высокой прочности покрывается защитным специфическим слоем до 50 мкм. Также покрытие может и не использоваться. Вся составляющая изделия обязана быть сверхнадежной и устойчивой к высокой нагрузке. Скрепление благодаря болтам высокой прочности считается сдвигоустойчивым.

Эксплуатация болтов данного типа широко используются в соединении детальных элементов в машиностроительной промышленности, в сельском хозяйстве, в формировании железнодорожного крепления. Данный вид крепежного элемента используют там, где традиционный простой способ крепления не способен выдержать большую нагрузку. Их применяют в креплении серьезных конструкций в строительстве, к примеру, возведение моста. Болты высокой прочности обязательные элементы в машиностроительной отрасли и в строительстве.

Высокопрочные болты не нуждаются в рассверливании и чистке отверстия, которому достаточно отверстия на 3 миллиметра большим диаметром. Стыкуемую поверхность можно очистить тремя вариантами: огнем, струей песка, очистка с помощью стальной щетки. Очищенная поверхность может быть причиной образования ржавчины. По этой причине важным условием является сборка разнообразного соединения на болтах высокой прочности, которые производятся по ГОСТу, при отведении небольшого количества времени во время точной и своевременной обработки поверхностного слоя а также закрепления болта.

Не маловажным фактором является поэтапная установка болтов максимального класса прочности. Начинают их устанавливать со средины стыка, плавно переходя к окраинам. Благодаря пробке, зафиксированной в отверстии перед фиксацией болта, появляется возможность контроля над списком показателей: геометрическая размерность будущей конструкции, точность ее собирания. Перед тем, как установить метиз высокой прочности ГОСТ 22356-77, необходимо очистить его и прокрутить гайку, а точнее по резьбе болта.

Строго запрещается смазывание нарезки изделия. Смазочная смесь может попасть в сдвиговую полость. Разрешается добавить минимум смазочной жидкости на гаечную резьбу перед тем, как ее навинчивать именно на болт. Применение пневматических гайковертов ускоряет и облегчает установку и затяжку прочного болта. При использовании динамометрического ключа можно контролировать установку болта высокой прочности.

Устанавливая болт высокого класса прочности — фиксируется и прослеживается его натяжка. Оценивается натяжение болтов высокой прочности двумя вариантами:

1. Первый вариант состоит в нанесении отметки на одну из границ гайки и ее отвинчивание на одну шестую оборотов. Впоследствии гайку закручивают с помощью динамометрического ключа, и если вдруг, он покажет момент расчета при предыдущем положении, значит, затяжка болта была сделана правильно.

2. Второй вариант состоит в том, чтобы надеть гайку на ключ и закрутить ее. Болт высокой прочности имеет затяжку до величин не меньше расчетных тогда, когда индикатор показывает соответствующие расчеты до поворота гайки. После проверки головки на болтах необходимо окрасить.

Классы прочности болтов и маркировка – таблица

Класс прочности болта – технико-эксплуатационная характеристика, которая отражает предельную нагрузку на металлоизделие при скреплении деталей, показывает устойчивость к деформациям, ударам и разрыву.

Классы прочности отражают предельную нагрузку при скреплении деталей.

По ГОСТу 1759.4-87 (ISO 898.1-78) метизы подразделяются на 11 групп: 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 способен выдержать крепеж, тем он прочнее и выносливее.

К категориям от 3.6 до 6.8 относят болты, предназначенные для эксплуатации в легких конструкциях, 8.8-12.9 – высоконадежные.

Механические свойства крепежей в зависимости от показателя прочности представлены ниже в таблице:

Класс прочности	Номинальное временное сопротивление, Н/мм²	Твердость по Виккерсу (min/max), HV	Предел текучести (min/max), МПа
3.6	300	95/250	180/190
4.6	400	120/250	240
4.8	400	130/250	320/340
5.6	500	155/250	300
5.8	500	160/250	400/420
6.6	600	190/250	360/480
6.8	600	190/250	640
8.8	800	250/335	640/660
9.8	900	290/360	720
10.9	1000	320/380	900/940
12.9	1200	385/435	1080/1100

Что наносится на шапку болта

На стандартном болте, сделанном по ГОСТ 7798-70, есть маркировка.

В нее входят:

1. Класс прочности. Определяет степень нагрузки и сферу применения.
2. Клеймо завода-изготовителя. Позволяет идентифицировать компанию, занимающуюся производством метизов.
3. Стрелка. Указывает на левостороннюю резьбу.

Стандартное расположение маркировки на болтах
Обозначения наносят на верхнюю часть головки. Они бывают выпуклыми и углубленными. Геометрию определяет производитель.

На болтах и винтах диаметром более 6 мм маркировка обязательна. На крепежах меньших размеров номер не ставят.

На стандартном болте есть маркировка с классом прочности.

На деталях малого размера или нестандартной формы применяют символы из циферблатной системы.

Расшифровка знаков на болтах из нержавеющего металла:

1. Обозначение марки аустенитной стали:
   А2 – устойчивость к воздействию воды;
2. А4 – стойкость к солям, щелочам, кислотам.
3. Граница прочности – 50, 60, 80, что соответствует 500, 600, 800 МПа и классам 5.6(8), 6.6(8), 8.8.

Возможно заводское клеймо.

Изделия из мартенситного сплава маркируют аналогично углеродистым, при этом цифры внизу подчеркнуты. Стандартом разрешено не ставить точку в обозначении.

В БВП знаки указывают согласно ГОСТ 52644-2006.

В качестве примера: D 11.14 8.8 S ХЛ, где:

• D – идентификатор производителя;
• 11.14 – номер плавки;
• 8.8 – граница прочности;
• S – болт с 6-гранной увеличенной шляпкой;
• «ХЛ» – климатическое исполнение (холодный регион).

Изделия из мартенситного сплава имеют заводское клеймо.

Условные обозначения на шпильки наносят, если диаметр резьбы превышает 12 мм.

Требования по ГОСТу

Метизы должны соответствовать прописанным в ГОСТах размерам, механическим свойствам, классу точности, нормам качества, не иметь крупных дефектов и следов коррозии.

На чертежах и в спецификациях инженеры отмечают болты строго по стандарту.

Подготовка к использованию

На практике на строительном объекте никто не подготавливает высокопрочные болты к применению. Крепежи чаще всего завозят в заводской смазке и тут же начинают использовать, совершая тем самым ошибку. У опытных специалистов есть несколько хитрых приёмов, как подготовить болты высокой прочти к эксплуатации:

Прежде, чем использовать метизы, их надо прокипятить. В воду следует добавить стиральный порошок или моющее средство. Это действие способствует избавлению от смазки, окалины и грязи.

Затем нужно тщательно осмотреть крепёжные элементы и убрать все изделия с трещинами и дефектами.

Перед тем, как пустить болты в дело, следует промазать их резьбу маслом. В некоторых случаях советуют прокипяченные метизы опустить в бензино-масляный раствор.

Крепёж высокой прочности монтируется при помощи двух шайб. Одну устанавливают со стороны болта, а другую – со стороны гайки.

Что такое предел текучести и как его определить

Предел текучести σт – критическая нагрузка на разъемное соединение, при которой наступает необратимый процесс разрушения конструкции без увеличения воздействующей силы.

На параметр влияет температура. При ее повышении σт понижается.

Для расчета показателя существуют 2 формулы:

1. По временному сопротивлению на растяжение: 1-ю цифру в обозначении класса прочности умножают на 100, затем умножают на 2-ю цифру, результат делят на 10. Так, для метизов группы 5.8 σт=400 МПа (5х100х8:10=400).
2. По классу прочности: 1-ю и 2-ю цифры умножают друг на друга, затем на 10. Для категории 5.8: σт=400 МПа (5х8х10=400).

Пределом текучести называется критическая нагрузка на разъемное соединение.

Чем выше предел текучести, тем дольше деталь способна находиться в состоянии напряжения, противодействовать динамическим и стационарным силам. При подборе крепежа учитывают 2- или 3-кратный запас прочности.

Материалы

Условно все стали, которые используют для получения резьбовых деталей повышенной прочности, можно разделить на несколько групп:

Отдельно назначают покрытие наружных поверхностей защитными слоями при помощи гальваники и термодиффузионных процессов. Сюда относят:

• цинкование;
• никелирование;
• кадмирование (особенно актуально для морских сооружений и судостроения).

Так высокопрочный крепеж, предназначенный для сборки алюминиевых конструкций, должен быть исключительно оцинкованным или кадмированным. В противном случае длительный силовой контакт между алюминием и сталью приведет к развитию электрохимической коррозии.

Класс прочности и марка стали

На качество изделий влияет содержание углерода в сплаве. С уменьшением количества вещества повышаются надежность, твердость и прочность детали.

Болты выпускают:

• низкой прочности – из Ст 10, 20;
• средней – из стали до 0,4% углерода (У4);
• высокой – из конструкционных низко-, среднеуглеродистых и легированных сталей с упрочняющими добавками.

Необходимые свойства достигаются в результате термообработки (закалки) в электропечах. Каленый сплав отличается высокими эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространенные марки для изготовления БВП – Ст30ХГСА; Ст35; Ст35Х; Ст35ХГСА; Ст38ХА; Ст40Х; Ст40Х «Селект»; Ст20Г2Р.

Прочность узкоспециализированных болтов

Для БВП узкоотраслевого назначения предусмотрены отдельные стандарты и требования. Крепежи изготавливают увеличенными.

Характеристика, определяющая прочность металла, – напряжение, соответствующее максимальному усилию и предшествующее разрыву.

К группе специализированных БВП относят мостовые, башмачные, анкерные, железнодорожные болты и т. д.

Некоторые из них предназначены для эксплуатации в сложных и экстремальных условиях, имеют маркировку:

• «ХЛ» – для сурового климата с температурой до -60°С;
• «У» – для областей со средним холодным (умеренным) режимом до -40°С.

Механические свойства прописаны в ГОСТ 22353-77, Р 52644-2006, 24379.1-80.

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!

46.84%

Нет. Требуются дополнительные ответы. Сейчас спрошу в комментариях.

37.31%

Частично. Еще остались вопросы. Сейчас отпишусь в комментариях.

15.85%

Проголосовало: 713

Виды крепления болтов

Резьбовые соединения конструктивно отличаются друг от друга.

Болтовое

Болт – деталь, снабженная головкой и резьбой на разных концах. Резьба необходима для навинчивания гайки. Головку подхватывают снаружи гаечным ключом.

Для установки метиза на соединяемых поверхностях высверливают отверстия большего диаметра. С торцевой стороны снимают фаску.

Болтовое крепление легко заменить при обрыве.

Недостаток соединения – требует много места, что приводит к увеличению габаритов и веса конструкции.

Достоинство – легкая замена при обрыве.

Винтовое

Винт ввертывают в корпус специальным торцевым инструментом. Головка бывает разной формы, в т. ч. 6-гранной. Главное отличие – малая площадь установки.

Отрицательный момент: при монтаже резьба часто повреждается, извлечь часть крепежа трудно. Поэтому винтовое соединение не применяют при многократном монтаже/демонтаже.

С помощью шпилек

Шпилька – крепежное изделие цилиндрической формы без головки, на концах которого имеется резьба одинакового диаметра. На одной стороне выполнена тугая нарезка. Другой конец необходим для установки гайки.

Крепление с помощью шпилек востребовано при частой сборке конструкции.

Элемент востребован при частой сборке/разборке конструкции и установке в труднодоступных местах. Шпилька может гнуться и терять прочность. От сильных нагрузок резьба часто срывается.

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.

Соединение болтов с помощью резьбы

Классификация резьб:

• метрическая;
• дюймовая;
• трубная цилиндрическая;
• коническая;
• прямоугольная;
• трапецеидальная;
• упорная;
• стандартизированная круглая.

Метрическая резьба – основной тип резьбового соединения. Ее параметрами являются номинальный диаметр и шаг резьбы в миллиметрах, устанавливаемые ГОСТ 8724-81.

Соединение болтов с помощью резьбы является надежным и технологичным.

Достоинства:

• надежность;
• многофункциональность;
• технологичность;
• возможность регулировки силы сжатия;
• наличие широкой номенклатуры изделий.

Недостаток – склонность к самоотвинчиванию.