Какие марки стали используются для изготовления крепежных элементов

Болты, винты и шпильки

Болты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей — разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку — закалку.

Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 — если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 — получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 — если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке — закалке.

Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:

3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9

Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления — это предел прочности на растяжение — измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение

5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)

Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) — таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести

500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)

Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.

Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилек

Класс прочности

Марка стали

Граница прочности, МПа

Граница текучести, МПа

Твердость по Бринеллю, HB

Источник: metizmsk.ru

Классы прочности болтов: маркировка, классификация, ГОСТ 7798-70

Крепежные элементы, представленные на современном рынке в большом разнообразии, используются как для простого соединения элементов различных конструкций, так и для увеличения их надежности и способности переносить значительные нагрузки. От того, для каких целей планируется использовать эти элементы, зависит класс прочности болтов, которые необходимо выбрать.

Болт шестигранный оцинкованный с гайкой

Важность правильного выбора крепежа

Болты, выпускаемые современной промышленностью, могут значительно отличаться по классам своей прочности, что зависит преимущественно от марки стали, которая была использована для их изготовления. Именно поэтому выбирать болты, соответствующие тому или иному классу, следует исходя из того, для решения каких задач их планируется использовать.

К примеру, для соединения элементов легкой ненагруженной конструкции подойдут болты более низкого класса прочности, а для крепления ответственных конструкций, эксплуатирующихся под значительными нагрузками, необходимы высокопрочные изделия. Наиболее примечательными из таких конструкций являются башенные и козловые краны, соответственно, болты, отличающиеся самой высокой прочностью, стали называть «крановыми». Характеристики таких крепежных элементов, используемых для соединения элементов самых ответственных конструкций, регламентируются требованиями ГОСТ 7817-70. Такие болты делают из высокопрочных сортов стали, что также оговаривается в нормативном документе.

Крепежные элементы, как известно, бывают нескольких видов: болты, гайки, винты, шпильки. Каждое из таких изделий имеет свое назначение. Для их изготовления используются стали разных классов прочности. Соответственно, будет различаться и маркировка болтов, а также крепежных элементов других типов.

Примеры расшифровки маркировки

Для того чтобы расшифровка была понятнее, следует привести некоторые, наиболее яркие примеры маркировки. На основании примеров, определение марки стали в сравнении с уже известными, будет являться несложной задачей. Вот некоторые виды стали с расшифровкой условных обозначений:

• 30ХГСА – расшифровка марки стали говорит о том, что в сплаве содержится 0,3 % углерода, о чем свидетельствует цифра в начале обозначения. Сталь содержит хром (Х), марганец (Г), кремний (С), но их содержание менее 1,5 %. Символ «А» в конце обозначения говорит о том, что сталь высококачественная.
• У8ГА – инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8 %. Высококачественная с добавлением марганца.
• Р6М5Ф2К8 – быстрорежущая сталь. Содержит 5 % молибдена, 2 % ванадия, 8 % кобальта. Хром содержится во всех быстрорежущих сталях в количестве около 4 %, поэтому в обозначение не входит. Вольфрам также всегда присутствует, но его содержание может изменяться, поэтому в данной марке его количество составляет 6 %.
• Ст3сп5 – сталь конструкционная нелегированная, полностью раскисленная – спокойная, 5-й категории, то есть может применяться для изготовления несущих сварных конструкций.
• ХВГ – сталь ХВГ имеет в составе хром, вольфрам и марганец в количестве около 1 % и дополнительные легирующие элементы, но их содержание меньше 0,5 %.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Стали и прочность крепежа

Машиностроительный крепёж может иметь различное назначение и выполнять самые разные задачи – от простого формирования целостности конструкции до восприятия основной несущей силовой нагрузки на конструкцию. Чем больше нагрузка на крепёж, тем более высокой прочностью он должен обладать.

В зависимости от назначения и области применения крепёж изготавливают различных классов прочности, соответственно из разных марок сталей. Нет никакой надобности использовать высокопрочные болты для крепления, скажем, козырька на киоске, и напротив – совсем недопустимо использовать болты обычного, низкого, класса прочности в ответственных конструкциях башенных или козловых кранов – здесь применяются исключительно высокопрочные болты по ГОСТ 7817-70 – отсюда и народное название таких болтов «крановые болты». Желание сэкономить и использовать обычные болты – подешевле, или «крановые болты», но изготовленные из низкопрочных сталей, приводит к зрелищным новостям по телевизору с падающим краном в центре внимания.

Для различных видов крепежа (болты, винты, гайки, шпильки) используются разные стали, разные классы прочности и различная их маркировка.

Болты, винты и шпильки

Болты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей – разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку – закалку.

Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 – если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 – получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 – если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке – закалке.

Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:

3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9

Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления – это предел прочности на растяжение – измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение

5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)

Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) – таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)

Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести

500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)

Значение предела текучести – это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.

Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилек

Читать также: Как согнуть пруток в домашних условиях

В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.

Значками помечено в таблице:

* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.

** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.

Существуют специальные стандарты на высокопрочные болты узкоотраслевого применения, имеющие свою градацию прочности. Например, стандарты на высокопрочные болты с увеличенным размером «под ключ», применяемые в мостостроении – так называемые «мостовые болты»: ГОСТ 22353-77 и российский стандарт ГОСТ Р 52644-2006.

Прочность болтов согласно этих стандартов обозначается значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: то есть, 110, 95, 75 и т.д.

Такие болты могут производиться в двух исполнениях:

• Исполнение У – для климатических областей с максимально низкой температурой до -40 0 С – буква У не обозначается в маркировке
• Исполнение ХЛ – для климатических областей с максимально низкой температурой от -40 0 С до -65 0 С – обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности

В производстве высокопрочных болтов по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности.

Маркировка прочности болтов, винтов, шпилек

Система маркировки метрического крепежа разработана инженерами ISO (International Standard Organization – Международная Организация Стандартов). Советские, российские и украинские стандарты опираются именно на эту систему.

Маркировке подлежат болты и винты с диаметром резьбы свыше 6 мм. Болты и винты диаметром менее 6 мм маркировать необязательно – производитель может наносить маркировку по собственной инициативе.

Необходимо отметить, что среди винтов маркируются только винты, имеющие шлиц под шестигранный ключ, с различной формой головки: с цилиндрической, с полукруглой и с потайной головкой. Винты со всеми типами головки, имеющие крестовой или прямой шлиц, не маркируются обозначением класса прочности.

Необходимо также отметить, что не маркируются болты и винты изготовленные методом резания, точения (т.е. не штамповкой) – в этом случае маркировка класса прочности возможна по дополнительному требованию Заказчика.

Знаки маркировки наносят на торцевой или боковой поверхности головки болта или винта. Если знаки наносятся на боковую поверхность головки, то они должны быть углубленными. Допускается маркировка выпуклыми знаками, при этом увеличение высоты головки болта или винта не должно превышать:

• 0,1 мм – для изделий с диаметром резьбы до 8 мм;
• 0,2 мм – для изделий с диаметром резьбы от 8 мм до 12 мм;
• 0,3 мм – для изделий с диаметром резьбы свыше 12 мм

Болты и винты с шестигранной и звездообразной головкой (в том числе изделия с фланцем) маркируют товарным знаком изготовителя и обозначением класса прочности. Данная маркировка наносится на верхней части головки выпуклыми или углубленными знаками; может также наноситься на боковой части головки углубленными знаками. Для болтов и винтов с фланцем, если в процессе производства невозможно нанести маркировку на верхней части головки, маркировку наносят на фланце.

Болты с полукруглой головкой и квадратным подголовником по ГОСТ 7802-80 классов прочности 8.8 и выше маркируют знаком производителя и обозначением класса прочности.

Символы маркировки классов прочности болтов и винтов под шестигранный ключ, приведены в следующей таблице:

Если данные символы невозможно нанести из-за формы головки или ее малых размеров, применяются символы маркировки по системе циферблата. Эти символы приведены в следующей таблице:

Также, в отдельных случаях, на головке болта может маркироваться сталь из которой изготовлен болт. Показан пример болта из Стали 40Х.

Шпильки маркируют цифрами класса прочности только с диаметром резьбы свыше 12 мм. Так как маленькие диаметры шпилек затруднительно маркировать с помощью цифровых клейм, то допускается маркировать такие шпильки, с диаметрами резьбы М8, М9, М10, М11, используя альтернативные знаки, приведенные на рисунке. Знаки наносят на торце гаечного конца шпильки.

Шпильки маркируют клеймением с углубленными знаками и нанесением обозначения класса прочности c товарным знаком производителя на безрезьбовом участке шпильки. Маркировке подлежат шпильки классов прочности 5.6, 8.8 и выше.

Гайки

Класс прочности для гаек из углеродистых сталей нормальной высоты (Н≈0,8d), гаек высоких (Н≈1,2d) и особо высоких (Н≈1,5d) обозначается одним числом. Утверждённый прочностной ряд содержит семь классов прочности:

Это число обозначает 1/100 часть предела прочности болта с которым в паре должна компоноваться гайка в резьбовом соединении. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.

Например, гайка класса прочности 8 должна компоноваться с болтом, у которого предел прочности не менее, чем:

8 х 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²)

Следовательно, можно использовать болты классов прочности 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 – оптимальной будет пара с болтом класса прочности 8.8.

Классы прочности и марки сталей для гаек нормальной высоты, гаек высоких и гаек особо высоких

Правило подбора гаек к болтам заключается в сохранении целостности резьбы гайки, навинченной на болт, при приложении пробной испытательной нагрузки – попросту говоря, при испытаниях гайку не должно «сорвать» от испытательной нагрузки для выбранного болта.

При подборе классов прочности болтов и гаек, сопрягаемых в резьбовом соединении, можно пользоваться следующей таблицей согласно ГОСТ 1759.4-87:

Классы прочности резьбовых крепежных изделий

Класс прочности гаек, винтов, болтов и шпилек определен их механическими свойствами. По ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) предусмотрено разделение крепежных элементов по классам их прочности на 11 категорий: 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Правила расшифровки класса прочности болтов достаточно просты. Если первую цифру обозначения умножить на 100, то можно узнать номинальное временное сопротивление или предел прочности материала на растяжение (Н/мм 2 ), которому соответствует изделие. К примеру, болт класса прочности 10.9 будет иметь прочность на растяжение 10/0,01 = 1000 Н/мм 2 .

Умножив второе число, стоящее после точки, на 10, можно определить, как соотносится предел текучести (такое напряжение, при котором у материала начинается пластическая деформация) к временному сопротивлению или к пределу прочности на растяжение (выражается в процентах). Например, у болта класса 9.8 минимальный предел текучести составляет 8 × 10 = 80%.

Болт с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником

Предел текучести – это такое значение нагрузки, при превышении которой в материале начинаются не подлежащие восстановлению деформации. При расчете нагрузок, которые будут воздействовать на резьбовой крепеж, закладывается двух- или даже трехкратный запас от предела текучести.

Высокопрочные болты, временное сопротивление у которых равно или больше 800 МПа, используются не только для крепления элементов крановых конструкций, но и при строительстве мостов, при производстве сельскохозяйственной техники, в железнодорожных соединениях и для решения ряда других задач. Высокопрочные болты соответствуют классу 8.8 и выше, а гайки — 8.0 и выше.

Параметром, который определяет, какой класс прочности будет у болтов, является не только марка стали, но и технология, по которой они изготовлены. Болты, относящиеся к категории высокопрочных, преимущественно изготавливаются по технологии высадки (холодной и горячей), резьбу на них формируют накаткой на специальном автомате. После изготовления они подвергаются термообработке, затем на них наносится специальное покрытие.

Болт с шестигранной головкой и фланцем

Автоматы по холодной и горячей высадке, на которых изготавливаются болты высоких классов прочности, могут быть различных марок, некоторые модели позволяют производить от 100 до 200 изделий в минуту. Сырьем для производства является проволока из низкоуглеродистой и легированной стали, содержание углерода в которой не превышает 0,4%.

Основными марками стали, используемыми для производства таких крепежных элементов, являются 10КП, 20КП, 10, 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. Требуемые механические свойства этим высокопрочным болтам придаются и при помощи термической обработки, проводимой в электропечах, в которых создается специальная защитная среда (с ее помощью удается избежать обезуглероживания стали).

Разные типы болтов изготавливаются и из углеродистой стали, при этом получаются изделия, относящиеся к разным классам прочности. Применяя различные технологии изготовления и термическую обработку (закалку), из одной марки стали можно получать болты, относящиеся к разным классам прочности.

Прочность и твердость крепежных изделий

Крепежные изделия постоянно испытывают на себе воздействие многочисленных сил. Представим лежащий на столе болт. На него (как, впрочем, и на всех нас), безусловно, действует сила тяжести. Болт свои весом воздействует на стол, деформируя его, на что стол реагирует противодействующей силой – силой реакции опоры. Эти силы равны по величине и противонаправлены. Поэтому болт лежит на столе и не падает.

Если мысленно мы мгновенно уберем стол, сила реакции опоры исчезнет и под действием оставшейся силы тяжести болт упадет. Говоря физическим языком – приобретет ускорение. Сила и ускорение связаны между собой: чем большая сила воздействует на предмет, тем с большим ускорением тот начинает двигаться. А масса предмета связывает силу и ускорение в простое уравнение:

И это понятно: чем сильнее мы ударим по мячу, тем быстрее он полетит в ворота. А падающие объекты ускоряются. Примерно так размышлял и Ньютон, создавая свои знаменитые законы (Рис. 1). Именно в его честь единицу измерения силы назвали Ньютон.

Рис. 1

Итак, сила – это действие тел друг на друга, создающее ускорение. Формальное определение 1 Ньютона (обозначается Н) таково: это сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1м/с2. На практике часто пользуются другой устаревшей единицей измерения «килограмм-сила» (обозначается кгс). Она определяется как сила, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли. Ускорение соответствующее этой силе называется ускорение свободного падения и составляет для Земли 9,80665 м/с2. Понятно, что 1 кгс при этом больше чем 1 Н в эти самые 9,80665 раз. Но на практике чаще всего это неудобное число округляют до 10. Получается, что для перевода Н в кгс нужно число Ньютонов уменьшить в 10 раз, т.е. просто «отбросить один нолик». И, наоборот, для перевода кгс в Н «нолик нужно приписать».

Проведем еще один мысленный эксперимент. Надежно укрепим на потолке отрезок металлической проволоки и отрезок нитки примерно одинаковой толщины. Навесим на них одинаковые грузы. Нитка порвалась, а проволока нет. Почему? Ведь на них был навешен один и тот же груз и, следовательно, действовала одна и та же сила. Здравый смысл подсказывает ответ: проволока прочнее нитки. Значит, есть некое понятие «прочность», отличное от «силы», которое объясняет нам результаты опыта. Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил. Таким образом, мы можем говорить, что проволока прочнее нитки.

Понятно, что «внутри» нитка и проволока устроены по-разному. Эта разница берет свое начало на атомно-молекулярном уровне. Мы не будем погружаться в такие глубины, а попытаемся сообразить, что может быть выбрано в качестве меры прочности в нашем повседневном макромире. Ответ напрашивается сам собой – нагрузка. Тот материал, который выдерживает без разрушения бОльшую нагрузку, тот и прочнее. Однако, простота такого подхода – кажущаяся.

Проведем опыт. Возьмем два отрезка стальной проволоки из одного и того же материала, но разной толщины. Навесим на них равные достаточно большие грузы. Тонкая проволока порвалась, а толстая нет. Почему? Ведь на них был навешен один и тот же груз и, следовательно, действовала одна и та же сила. А главное, они обладают одинаковой прочностью – материал-то один. Естественный ответ: одна из проволок тоньше, а другая толще. Говоря более строгим языком, проволоки имеют разные площади сечения.

Важный вывод: сравнивать изделия по прочности надо относя нагрузочные характеристики к единице площади. Физические величины, значения которых задаются применительно к единице площади часто называют удельными. В нашем случае сила, отнесенная к единице площади, является самостоятельной физической характеристикой и называется напряжением. Напряжение – это сила приведенная к единице площади. Оно обозначается греческой буквой сигма (σ) и имеет размерность Н/мм2 или кгс/мм2. Зная силу и площадь ее приложения мы всегда можем вычислить действующее в настоящий момент в изделии напряжение.

Поскольку мы говорим здесь о метизах, то особый интерес представляет рассмотрение того, что происходит с металлическим стержнем – образцом, который растягивают вдоль оси. Дело в том, что в реальном эксперименте по мере приложения внешних сил с одной стороны увеличиваются внутренние напряжения в образце, а с другой – возникают деформации самого образца. Так называемая «диаграмма разрушения» (Рис. 3) в координатах «Нагрузка» / «Перемещение (обычно ход зажима снимается на специальных разрывных машинах или прессах автоматически (Рис. 2).

Рис. 2

Рис. 3

0А – участок упругой деформации. Если остановить нагружение и разгрузить образец, он вернется в исходное состояние. АВ – участок пластического разрушения. Почти при постоянной нагрузке длина образца необратимо увеличивается. ВС – зона развития трещины. Образец разрушен.

Чтобы иметь возможность сравнивать различные диаграммы разрушения, например, для разных материалов, их надо привести к удельным характеристикам, т.е. к виду «Напряжение» / «Деформация». На этой диаграмме есть две важные характерные точки. Это предел текучести σт и предел прочности σв.

Предел текучести соответствует точке А на диаграмме разрушения и называется так потому, что металл образца не «течет», т.е. не деформируется необратимо, пока не будет достигнуто σт. При дальнейшем нагружении образец начинает «течь» и на нем возникает характерная шейка (Рис. 4).

Рис. 4

Предел прочности σв соответствует точке В на диаграмме разрушения, т.е. возникновению трещины и полному разрушению образца.

Эти две характеристики материала в крепежном деле занимают особое положение. С их помощью строится обозначение углеродистых сталей, широко используемых при производстве крепежа. Оно называется классом прочности и состоит из двух чисел, разделенных точкой. Первое число является пределом прочности материала σв в Н/мм2, деленным на 100 (в кгс – на 10). Второе число является отношением предела текучести σт к пределу прочности σв, умноженным на 10.

Например, обозначение 5.8 указывает на то, что изделие изготовлено из стали, для которой предел прочности σв = 5 х 100 = 500 Н/мм2 (50 кгс/мм2), а предел текучести σт = σв х 8 / 10 = 500 х 8 / 10 = 400 Н/мм2 (40 кгс/мм2).

Класс прочности – важнейший показатель механических свойств материала, а, следовательно, и изделия в целом. Поэтому, например, его наносят на все болты при их изготовлении (Рис. 5).

Рис.5

Для удобства в ГОСТ 1759.4-87 приведена табл. 1 для определения класса прочности болтов, винтов и шпилек по значениям σв и σт. (Применяется только для изделий с d < М16).

Табл. 1

Табл. 1.1. Разрушающие нагрузки для болтов различных классов прочности.

Классы прочности для гаек (с номинальной высотой равной или более 0,8 d) обозначаются цифрой, указывающей наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут сопрягаться в соединении (Табл. 2).

Табл. 2

Классы прочности для низких гаек DIN 439 и DIN 936 (с номинальной высотой равной или более 0,5 d и менее 0,8 d) обозначаются комбинацией двух цифр: вторая цифра соответствует 1/100 номинального напряжения от пробной нагрузки, а первая указывает на то, что нагрузочная способность соединения данной гайки с болтом ниже. В Табл. 3 приведена система обозначений классов прочности низких гаек.

Табл. 3

Для нержавеющих сталей

Система обозначения марок нержавеющей стали и класса прочности болтов, винтов и шпилек приведена на рисунке 1. Обозначение материала состоит из двух частей, разделенных дефисом. Первая часть обозначает марку стали, вторая – класс прочности.

Обозначение марки стали (первая часть) состоит из буквы:

А – аустенитная сталь;

С – мартенситная сталь;

F – ферритная сталь,

которая обозначает предельных значений химического состава этого класса стали.

Обозначение класса прочности (вторая часть) состоит из двух цифр, которые обозначают 0,1 минимального предела прочности на разрыв.

Примеры обозначения:

1 – аустенитной нержавеющей стали, холоднодеформированной, с пределом прочности на разрыв не менее 700 Н/мм2 (700 МПа) – А2-70.

2 – мартенситной стали, закаленной и отпущенной, с пределом прочности на разрыв не менее 00 Н/мм2 (700 МПа) – С4-70.

Использование прочностных характеристик для оценки качества сталей и сплавов хорошо тем, что опирается непосредственно на фактическое растяжение испытуемого образца. Однако размер такого образца ограничен мощностью и ходом захватов разрывной машины. Исследования прочности негабаритных изделий могут потребовать изготовления специальных образцов.

Указанная проблема сегодня решается косвенными методами оценки прочности. И наиболее используемый из них – определение твердости. Твердость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Твердость – не фундаментальное свойство материала, а реакция на определенный метод испытаний. Напомним, что прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил, и поэтому является свойством материала.

Однако некоторая корреляция между твердостью и прочностью металлов и сплавов все-таки существует. Узнать об этом подробнее вы можете из таблицы соответствия класса твердости и прочности крепежных изделий. Наиболее употребляемые методы измерения твердости основаны на вдавливании в испытуемый образец (объект) инденторов различной формы и измерения размеров образующегося отпечатка.

Три самые популярные из них – это методы: а – по Бринеллю (сфера); б – по Роквеллу (конус); в – по Виккерсу (пирамидка).

Применение различных методов измерений твёрдости металлов обусловлено механическими свойствами металлов и конструктивно-технологическими особенностями изделий.

Специфика резьбовых изделий заключается в том, что собственно витки резьбы зачастую прогреваются лучше основного тела изделия. Поэтому при небрежной термообработке возможен их неодинаковый нагрев от поверхности к середине, и как следствие, т.н. «обезуглероживание» витков резьбы. Углерод в перегретой части изделия окисляется, структура стали становится ферритной, что приводит к снижению механических характеристик обезуглероженного слоя.

Феррит

1 – частичное обезуглероживание; 2 – полное обезуглероживание; 3 – основной металл: Н1 – высота профиля наружной резьбы.

В болтах, например, это часто проявляется в «сползании» резьбы по стержню при испытаниях на растяжение. Измерение микротвердости от поверхности к центру на поперечном шлифе болта позволяет выявить допущенное обезуглероживание поверхности.

В ассортименте ЦКИ имеются изделия, главной характеристикой которых является твердость.

Это косые шайбы DIN 934, DIN 935, DIN 6917;

Установочные винты DIN 913, DIN 914, DIN 915, DIN 916;

Шайбы стопорные с упругими зубцами DIN 6798 A, DIN 6798 V, DIN 6798 J;

Различные варианты плоских шайб, у которых также единственно важной характеристикой является твёрдость, например, DIN 125, DIN 6916.

Понравился материал?
comments powered by HyperComments

Маркировка болтов по классу их прочности

Система маркировки болтов, значение которой можно посмотреть в специальных таблицах, чтобы определить, какой именно тип крепежа вам подойдет, разработана Международной организацией по стандартизации (ISO). Все стандарты, разработанные в советское время, а также современные российские нормативные документы, основываются на принципах данной системы.

Обязательной маркировке подлежат болты и винты, диаметр которых составляет более 6 мм. На крепежные изделия меньшего диаметра маркировка наносится по желанию производителя.

Маркировка не наносится на винты, имеющие крестообразный или прямой шлиц, а изделия, имеющие шестигранный шлиц и любую форму головки, маркируются обязательно.

Не подлежат обязательной маркировке также нештампованные болты и винты, которые изготовлены точением или резанием. Маркировка на такие изделия наносится только в том случае, когда этого требует заказчик подобной продукции.

Стандартное расположение маркировки на болтах

Местом, на которое наносится маркировка болта или винта, является торцевая или боковая часть их головки. В том случае, если для этой цели выбрана боковая часть крепежного изделия, маркировка должна наноситься углубленными знаками. Выпуклая маркировка по высоте не должна превышать:

• 0,1 мм – для болтов и винтов, диаметр резьбы которых не превышает 8 мм;
• 0,2 мм – для крепежных изделий, диаметр резьбы которых находится в интервале 8–12 мм;
• 0,3 мм – для болтов и винтов с диаметром резьбы больше 12 мм.

Геометрию различных видов резьбового крепежа регламентируют отдельные ГОСТы. В качестве примера можно рассмотреть изделия, выпускаемые по ГОСТ 7798-70. Такие болты с головкой шестигранного типа, относящиеся к категории изделий нормальной точности, активно используются в различных сферах деятельности.

ГОСТ 7798-70 оговаривает как технические характеристики таких болтов, так и их геометрические параметры. С материалами ГОСТ 7798-70 можно ознакомиться ниже.

Маркировка сталей по российским стандартам

Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.

При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.

Читать также: Автоматическая сварка в среде защитных газов оборудование

Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.

Особенности соединения с помощью резьбы

1. Надежность за счет использования специальной метрической резьбы и универсальности профиля. Многочисленные исследования подтверждают, что при правильно выбранном классе прочности болта, а также моменте затяжки такое соединение выдерживает большие нагрузки, а также надежно защищено от самооткручивания.
2. Выдерживание поперечных и осевых нагрузок. Изготовленные из специальных марок стали, болты хорошо противодействуют нагрузкам в любом направлении.
3. Несложный монтаж и демонтаж конструкций. Несмотря на то, что спустя некоторое время открутить резьбовое соединение бывает непросто (из-за коррозии металла), с помощью специальных растворителей это сделать вполне реально.
4. Небольшая стоимость работ, которая значительно ниже затрат на сварку. Многие конструкции возводятся сегодня с использованием болтов, поскольку это требует меньше времени и сил.

Нужно отметить, что небольшим недостатком резьбового соединения можно считать сильную концентрацию напряжения в месте впадины профиля самой резьбы. По этой причине маркировка болта должна быть подобрана правильно, в точном соответствии с нагрузкой, которую испытывает деталь. Это позволит уменьшить риск как самооткручивания при слабой затяжке, так и разрыва гайки / срезания резьбы вследствие экстремального напряжения.

Болт лемешный с потайной головкой

Не нужно забывать, что сегодня также активно применяются всевозможные средства стопорения, включая контргайки и пружинные шайбы.

Виды сталей и особенности их маркировки

Различные области применения сталей требуют наличие у нее строго определенных свойств – физических, химических. В одном случае требуется максимально высокая износоустойчивость, в других – повышенная устойчивость против коррозии, в третьих внимание уделяется магнитным свойствам.

Видов стали много. Основная масса выплавляемого металла идет в производство конструкционной стали, в которую входят такие виды:

• Строительная. Низколегированная сталь с хорошей свариваемостью. Основное назначение – производство строительных конструкций.
• Пружинная. Имеют высокую упругость, усталостную прочность, сопротивление разрушению. Идет на производство пружин, рессор.
• Подшипниковая. Основной критерий – высокая износоустойчивость, прочность, низкая текучесть. Применяется для производства узлов и составляющих подшипников различного назначения.
• Коррозионностойкая (нержавеющая). Высоколегированная сталь с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных веществ.
• Жаропрочная. Отличается способностью длительное время работать в нагруженном состоянии при повышенных температурах. Область применения – детали двигателей, в том числе газотурбинных.
• Инструментальная. Применяется для производства метало- и деревообрабатывающих, измерительных инструментов.
• Быстрорежущая. Для изготовления инструмента металлообрабатывающего оборудования.
• Цементируемая. Применяется при изготовлении деталей и узлов, работающих при больших динамических нагрузках в условиях поверхностного износа.

Читать также: Как подключить двойной выключатель с розеткой видео

При расшифровке обозначений нужно учитывать, что каждому из видов соответствует строго определенная буква в маркировке.

Виды резьбового крепления

Для выполнения резьбового соединения нужны как минимум две детали, одна из которых имеет наружную, а другая – внутреннюю резьбу. Существует несколько конструкционных разновидностей резьбы.

В соединяемых деталях сверлятся сквозные отверстия, после чего вовнутрь вставляется болт, который затягивается с другой стороны гайкой.

В таком типе соединения роль гайки выполняет сама деталь, в которой предварительно высверливается отверстие, затем наносится резьба, после чего с помощью болта или винта крепится другая деталь. Если применять саморезы, то сверлить предварительное отверстие не обязательно, поскольку деталь при закручивании сама автоматически делает резьбу.

С помощью шпилек

Один конец такой шпильки вворачивается в узловую деталь, а на второй специальным образом накручивается подходящая гайка.

Шпилька с ввинчиваемым концом

Как правильно затягивать и откручивать болт

Чаще всего при затяжке болтовых соединений на различных конструкциях в домашнем хозяйстве используются обычные гаечные ключи – торцевые, рожковые и накидные. Однако в таком случае точно определить момент затяжки тяжело, поэтому в промышленном производстве и ремонтных мастерских опытные слесари применяют специальные динамометрические ключи или пневматические гайковерты, главное достоинство которых – возможность выставлять требуемый уровень затяжки, зависящий от типа механизма.

Чтобы открутить болт, используют те же самые ключи, однако в старых конструкциях чаще всего болты сильно «прикипают» к гайке из-за коррозии. Для безопасного откручивания применяют несколько простых способов:

• использование проникающей смазки WD-40 аэрозольного типа;
• небольшое постукивание по ржавому болту молотком для разрушения ржавчины в профиле резьбового соединения;
• небольшой проворот гайки в сторону закручивания (всего на несколько градусов).

Резьбовые соединения применяются во многих конструкциях и механизмах, поскольку на практике доказали свою высокую надежность и эффективность. Правильно подобранный тип болта, закрученный на требуемый момент затяжки, способен справляться с нагрузкой на протяжении всего срока эксплуатации механизма.

Источник: met-all.org

Классы прочности нержавеющего крепежа

Механические характеристики болтов, винтов, шпилек из нержавеющих сталей регламентируются ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009. Настоящий стандарт классифицирует нержавеющие крепежные изделия по классам прочности, которые принято обозначать двумя цифрами: 50, 70, 80 и писать через дефис с маркой стали: А1-50, А2-70, А4-80. Что означают эти цифры? – это 1/10 часть от минимального предела прочности на растяжение.

Для производства нержавеющего крепежа чаще всего применяются марки стали А2 (пищевая) или А4 (кислотостойкая), обозначенные так в системе EN ISO, или их приближенные аналоги AISI 304 (12X18H10) и AISI 316 (03Х17Н14М2). Крепежные изделия из коррозионно-стойких сплавов аустенитной группы не упрочняются закаливанием в отличие от изделий из черных металлов. Их главным легирующим компонентом являются хром и никель, а также молибден (для марки А4). Процентное содержание этих и других добавок определяет степень коррозионной стойкости крепежа, максимальные рабочие нагрузки и другие свойства.

Общие сведения и характеристики сталей

С точки зрения конструктора, наибольшую важность для сплавов, работающих в обычных условиях, имеют физико-механические параметры стали. В отдельных случаях, когда изделию предстоит работать в условиях экстремально высоких или низких температур, высокого давления, повышенной влажности, под воздействием агрессивных сред — не меньшую важность приобретают и химические свойства стали. Как физико-механические, так и химические свойства сплавов во многом определяются их химическим составом.

Влияние содержание углерода на свойства сталей

По мере увеличения процентной доли углерода происходит снижение пластичности вещества с одновременным ростом прочности и твердости. Этот эффект наблюдается до приблизительно 1% доли, далее начинается снижение прочностных характеристик.

Повышение доли углерода также повышает порог хладоемкости, это используется при создании морозоустойчивых и криогенных марок.

Влияние углерода на механические свойства стали

Рост содержания С приводит к ухудшению литейных свойств, отрицательно влияет на способность материала к механической обработке.

Добавки марганца и кремния

Mn содержится в большинстве марок стали. Его применяют для вытеснения из расплава кислорода и серы. Рост содержания Mn до определенного предела (2%) улучшает такие параметры обрабатываемости, как ковкость и свариваемость. После этого предела дальнейшее увеличение содержания ведет к образованию трещин при термообработке.

Влияние кремния на свойства сталей

Si применяется в роли раскислителя, используемого при выплавке стальных сплавов и определяет тип стали. В спокойных высокоуглеродистых марках должно содержаться не более 0,6% кремния. Для полуспокойных марок этот предел еще ниже — 0,1 %.

При производстве ферритов кремний увеличивает их прочностные параметры, не понижая пластичности. Этот эффект сохраняется до порогового содержания в 0,4%.

Влияние легирующих добавок на свойства стали

В сочетании с Mn или Mo кремний способствует росту закаливаемости, а вместе с Сг и Ni повышает коррозионную устойчивость сплавов.

Азот и кислород в сплаве

Эти самые распространенные в земной атмосфере газы вредно влияют на прочностные свойства. Образуемые ими соединения в виде включений в кристаллическую структуру существенно снижают прочностные параметры и пластичность.

Расчет нагрузок для нержавеющих болтов

Зная прочностные характеристики аустенитных сплавов, не трудно рассчитать максимальную нагрузку на болты по формуле. Для примера взят болт М12, А2-70.

Np0.2 = As х Rp0.2 = 84.3 х 450 = 37935 Н

, где:

As

– расчетная площадь сечения М12 (см. ГОСТ Р ИСО 3506 табл. А.1.)
Rp0.2
– предел текучести

Для определения расчетной рабочей нагрузки полученное значение необходимо разделить как минимум на 20: 37935 / 20 = 1896 кг, а для большей уверенности в безопасности болтокомплекта лучше разделить на 30.

Класс прочности – важнейшая характеристика нержавеющей стали, прописанная в национальном стандарте ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009, которую следует учитывать при расчете нагрузки на болтовое или шпилечное соединение.

Источник: krepcom.ru

Прочность стального крепежа

Все элементы с наружной метрической резьбой, такие как болты, винты, шпильки, различаются по классу прочности в пределах от 3.6 до 12.9. Это значение содержится в маркировке и обычно наносится на головку крепежа. Чем оно выше, тем прочнее крепеж.

Рассмотрим пример. На крепеже есть маркировка 8.8. Первое число показывает предел прочности на разрыв и определяет номинальное временное сопротивление (измеряется в Н/кв.мм). Чтобы узнать, соответствует ли крепежный элемент оказываемой на него нагрузке, необходимо 8 умножить на 100 – получим 800 (Н/кв.мм). Это минимальный предел прочности. Если нагрузка ниже данного значения, элемент выдержит. Второе число обозначает предел текучести, то есть натяжения, ведущего к пластической деформации крепежа. Определяется следующим образом: минимальный предел прочности умножается на соотношение второго числа, деленного на 10. Получим: 400х0,8 = 320 (Н/кв.мм). Если нагрузка будет превышать данное значение, начнется необратимое изменение формы и структуры элемента – он начнет течь, то есть деформироваться.

На заметку: предел прочности и текучести может обозначаться не только в ньютонах на квадратный миллиметр (Н/кв.мм), но и в мегапаскалях (МПа).

Есть условное разграничение метрического крепежа в зависимости от назначения.

• Для малонагруженных соединений подходят изделия с классом прочности 4.8 и 5.8. Такие элементы изготавливаются из конструкционной углеродистой стали (марки 10 и 20).
• Для ответственных нагруженных соединений предназначен крепеж с маркировкой 8.8. Это один из наиболее распространенных видов изделий, производится из закаленной стали (марки 35 и 20Г2Р).
• Для особо тяжелых конструкций служат элементы классом прочности в 10,9 и 12,9. Это наиболее прочный крепеж, который способен выдерживать многократные циклы монтажа/демонтажа. Причем может иметь меньшие размеры, чем изделия низших классов прочности. Изготавливается из легированной стали (марки 40Х и 20Г2Р).

На заметку: при определении расчетной нагрузки на метрический крепеж необходимо заложить запас прочности, чтобы соединение было максимально надежным.

Особенности производства болтов высокой прочности

Класс определяют не только по марке стали, но и по методу, примененного для их производства. Так, болты высокого класса изготавливают на высадочных автоматах (холодных или горячих). Резьбу накатывают с применением специальной технологической оснастки. Затем их отправляют на термообработку. После нанесения покрытия, защищающие болты от коррозии и старения, они готовы к отправке потребителям.

Крепеж отправляют потребителю в ящиках определенного веса. В некоторых случаях на их поверхность наносят слой масла, который обеспечивает длительное хранение метизных изделий.

Оборудование, применяемое для производства болтов высокого класса, может выпускать от 100 до 200 изделий, в минуту. Для изготовления применяют проволочный прокат, полученный из низкоуглеродистой или легированной стали.

Стали для изготовления болтов

Для производства применяют несколько марок стали. Распространенными считают — 10КП, 20КП, 10, 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. После выполнения термообработки, болты, получают заданные параметры, определенные в соответствующих нормативных актах. Термическую обработку осуществляют в электрических печах с применением защитной среды. Она препятствует исходу углерода из стали.

Болты высокой прочности могут быть произведены из разных марок и будут получены изделия, которые будут относиться к различным группам прочности. Варьируя разнообразные режимы термообработки, есть возможность получения изделий с разными параметрами прочности.

Как пример можно рассмотреть применение стали 35 для производства болтов, относящихся к разным группам прочности:

• 6 — болты выполняют на станках токарно-фрезерной группы;
• 6 и 6.8 — крепеж производят на высадочном прессовом оборудовании;
• 8 — этот класс получат после прохождения термообработки.

Болты высокой прочности, включают в себя и специализированные метизы, нашедшие применения строго в определенных областях. Требования к продукции определяют в отраслевых документах.

Крепежные изделия, применяемые в авиастроении, производят на основании так называемых нормалей (отраслевых стандартов). Эти метизы отличает повышенная прочность, малый вес и точность. Применение этих болтов и гаек обеспечивает безопасность эксплуатации техники. Для их производства применяют стали, относящиеся к углеродистым или легированным. Готовые изделия покрывают усиленным слоем антикоррозийного покрытия.

Продукция, применяемая при возведении мостовых сооружений и их конструктивных элементов, нормируется ГОСТ Р 52644-2006.

Болты особой прочности, производят в разном исполнении. Различают несколько вариантов. Болты категории «У» допускается эксплуатировать работать при – 40 ºC. Изделие типа «ХЛ» эксплуатируются в диапазоне от – 40 до – 65ºC.

Для изготовления метизов с высокой прочностью, применяют следующие марки сплавов: 30Х3МФ, 30Х2АФ, 30Х2НМФА.

Типы проводимых испытаний

Для подтверждения качества продукции заводы производители проводят ряд испытаний. Перечень и методики испытаний определены в ГОСТ Р 52627-2006. Испытания могут быть осуществлены в заводской или любой другой лаборатории, прошедшей соответствующую аттестацию в центре Росстандарта. Ниже приведен краткий перечень тестов:

• растяжение;
• кручение;
• твердость;

По результатам, проводимых испытаний будут определены свойства продукции, в частности – предел прочности, предел текучести и ряд других.

Классы прочности гаек

У данных элементов класс прочности обозначается так же, как у стальных болтов, винтов и шпилек. Единственная разница – маркировка на гайках начинается с класса 8.0. Маркировка наносится на торцевую часть. Изделия с низким классом прочности не маркируются и применяются для конструкций с небольшой нагрузкой.

При подборе гаек к резьбовым крепежным элементам учитывают следующую взаимосвязь:

• гайки класса 5.0 и диаметром резьбы М16 подходят к болтам класса 3.6 – 4.8;
• гайки класса 6.0 и диаметром резьбы М48 подходят к болтам класса 4.5 – 5.8;
• гайки класса 8.0 сочетаются с болтами прочностью в 8.8 с подходящим типом резьбы (такие изделия выполнены из углеродистой или легированной стали, подходят для ответственных соединений);
• гайки класса 10.0, 12.0 используются с болтами прочностью 10.9 и 12.9 соответственно (выполнены из легированной стали и закалены, служат для высоконагруженных конструкций и крепления тяжеловесных элементов).

На заметку: существуют гайки, не предназначенные для крепежных соединений под нагрузкой, – в начале маркировки ставится 0, например, класс прочности может быть 04 или 05.

Правильный выбор гайки и болта по классу прочности и соблюдение усилия затяжки гарантируют надежное и долговечное соединение. Ему не грозит разрушение или срыв резьбы.

Соответствие классов прочности дюймовых и метрических болтов

При ремонте автомототехники, сельскохозяйственных машин и другого оборудования американского производства за отсутствием дюймового крепежа его часто приходится заменять метрическим. При этом возникает необходимость подобрать аналог по классу прочности. Механические свойства нового болта не должны уступать оригиналу. Ниже в таблице указано соответствие классов прочности метрических и дюймовых болтов дюймовым, а также приведены их маркировка и значение предела прочности на растяжение.

В интернет-магазине «Крепком» большой выбор метрических и дюймовых болтов с разными классами прочности. Менеджеры компании всегда помогут выбрать крепеж соответственно требованиям клиента или подобрать подходящую замену.

Полезные советы09.01.2019 13:54:28

О прочности шайб

Свойства данных элементов не определяются прочностью на разрыв и текучесть, так как их основная задача – равномерное распределение нагрузки на опорную поверхность. Аналогом прочности является их твердость – значение может находиться в диапазоне от 35 до 45 HRC. Назначение элементов определяется материалом изготовления и защитным покрытием. Элементы без покрытия применяются в местах, где нет воздействия влаги, цинковое или оксидированное покрытие дает возможность использовать крепеж на улице без угрозы образования коррозии.

Маркировка элементов из нержавеющей стали

Отдельно следует сказать о крепеже, изготовленном из нержавеющей стали. У него особая маркировка. Например, А2-70, где А-2 – это марка стали, 70 – предел прочности. Чтобы вычислить предел прочности, необходимо указанное значение умножить на 10: получим 700 МПа (что соответствует классу прочности крепежа из углеродистой стали 5.6).

Надеемся, что данная статья будет полезна при выборе крепежных изделий для конкретного вида работ. Вы сможете определить, подходит ли метрический крепеж под нагрузку и тип конструкции. Заказать болты, винты, шпильки, гайки и шайбы вы можете в нашем интернет-магазине. Выбрать подходящие элементы легко – в карточках товаров дана подробная информация о каждом из них.

Источник: www.vseinstrumenti.ru