Болтовые соединения несут одну функцию – крепления. Однако в зависимости от разновидности они должны держать различную весовую, вибрационную или динамическую нагрузку. От типа болта и его класса прочности напрямую зависят характеристики изделия. В этой статье специалисты Лемана ПРО расскажут о разновидностях болтов и дадут расшифровку популярным маркировкам.
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, тем твёрже и надёжнее изделие.
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.
| Класс прочности гайки | Номинальное сопротивление в Н/мм2 | Предел текучести, МПа |
|---|---|---|
| 3.6 | 300 | 180-190 |
| 4.6 | 400 | 240 |
| 4.8 | 400 | 320-340 |
| 5.6 | 500 | 300 |
| 5.8 | 500 | 400-420 |
| 6.6 | 600 | 360-480 |
| 6.8 | 600 | 640 |
| 8.8 | 800 | 640-660 |
| 9.8 | 900 | 720 |
| 10.9 | 1000 | 900-940 |
| 12.9 | 1200 | 1080-1100 |
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.
| Диаметр резьбы |
Площадь поперечного
сечения болта, мм² |
Нагрузка на разрыв, в тоннах | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Класс прочности | 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | |
| М5 | 1,42 | 0,426 | 0,568 | 0,568 | 0,71 | 0,71 | 0,852 | 1,136 | 1,278 | 1,42 | 1,704 |
| М6 | 2,01 | 0,603 | 0,804 | 0,804 | 1,005 | 1,005 | 1,206 | 1,608 | 1,809 | 2,01 | 2,412 |
| М7 | 2,89 | 0,867 | 1,156 | 1,156 | 1,445 | 1,445 | 1,734 | 2,312 | 2,601 | 2,89 | 3,468 |
| М8 | 3,66 | 1,098 | 1,464 | 1,464 | 1,83 | 1,83 | 2,196 | 2,928 | 3,294 | 3,66 | 4,392 |
| М10 | 5,8 | 1,74 | 2,32 | 2,32 | 2,9 | 2,9 | 3,48 | 4,64 | 5,22 | 5,8 | 6,96 |
| М12 | 8,433 | 2,529 | 3,372 | 3,372 | 4,215 | 4,215 | 5,058 | 6,744 | 7,587 | 8,43 | 10,116 |
| М14 | 11,5 | 3,45 | 4,6 | 4,6 | 5,75 | 5,75 | 6,9 | 9,2 | 10,35 | 11,5 | 13,8 |
| М16 | 15,7 | 4,71 | 6,28 | 6,28 | 7,85 | 7,85 | 9,42 | 12,56 | 14,13 | 15,7 | 18,84 |
| М18 | 19,2 | 5,76 | 7,68 | 7,68 | 9,6 | 9,6 | 11,52 | 15,36 | 17,28 | 19,2 | 23,04 |
| М20 | 24,5 | 7,35 | 9,8 | 9,8 | 12,25 | 12,25 | 14,7 | 19,6 | 22,05 | 24,5 | 29,4 |
| М22 | 30,3 | 9,09 | 12,12 | 12,12 | 15,15 | 15,15 | 18,18 | 24,24 | 27,27 | 30,3 | 36,36 |
| М24 | 35,3 | 10,59 | 14,12 | 14,12 | 17,65 | 17,65 | 21,18 | 28,24 | 31,77 | 35,3 | 42,36 |
| М27 | 45,9 | 13,77 | 18,36 | 18,36 | 22,95 | 22,95 | 27,54 | 36,72 | 41,31 | 45,9 | 55,08 |
| М30 | 56,1 | 16,83 | 22,44 | 22,44 | 28,05 | 28,05 | 33,66 | 44,88 | 50,49 | 56,1 | 67,32 |
| М36 | 81,7 | 24,51 | 32,68 | 32,68 | 40,85 | 40,85 | 49,02 | 65,36 | 73,53 | 81,7 | 98,04 |
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
| Класс прочности гайки | Сопрягаемые болты | |
|---|---|---|
| Класс прочности | Диаметр резьбы | |
| 4 | 3.6; 4.6; 4.8 | более М16 |
| 5 | 3.6; 4.6; 4.8 | менее или равное М16 |
| 5 | 5.6; 5.8 | менее или равное М48 |
| 6 | 6.8 | менее или равное М48 |
| 8 | 8.8 | менее или равное М48 |
| 9 | 8.8 | более М16 и менее или равное М48 |
| 9 | 9.8 | менее или равное М16 |
| 10 | 10.9 | менее или равное М48 |
| 12 | 12.9 | менее или равное М48 |
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. В магазине Лемана ПРО представлен широкий ассортимент самых разных крепёжных изделий, а наши специалисты помогут не ошибиться в выборе класса прочности.
