| Каталог / класс прочности болты, гайки 8.8, 10.9 высокопрочные |
Класс прочности — характеризует предел прочности, предел текучести с обязательной маркировкой на головке болта.
Крепеж изготавливают грубой, нормальной и повышенной точности или классов точности С, В и А соответственно.
Класс прочности болтов
| Класс прочности болтов | Характеристики высокопрочных болтов |
|---|---|
| 4.8 5.8 |
|
| 10.9 12.9 |
| Класс прочности гаек | Характеристики высокопрочных гаек |
|---|---|
| 5,0 6,0 |
|
| 10,0 12,0 |
| Класс прочности гайки | Сопрягаемые болты | |
|---|---|---|
| Класс прочности | Диаметр резьбы | |
| 4 | 3.6; 4.6; 4.8 | М16 |
| 5 | 3.6; 4.6; 4,8 | M16 |
| 5.6; 5.8 | М48 | |
| 6 | 4,5; 5,8 | М48 |
| 8 | 8.8 | М48 |
| 9 | 8.8 | М16 М48 |
| 9.8 | M16 | |
| 10 | 10.9 | М48 |
| 12 | 12.9 | М48 |
Гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности.
Такая замена рекомендуется для соединений болт-гайка, напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.
Если же соединение будет затянуто выше пробной нагрузки болта, то конструкция гайки должна быть рассчитана так, чтобы обеспечить по крайней мере 10 % разрушении (в результате перезатяжки) по стержню болта для предупреждения потребителя о неправильном монтаже крепежных соединений.
Разрушающие нагрузки для болтов
| Резьба | Рабочая площадь поперечного сечения, мм кв. | Класс прочности | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | ||
| Минимальная разрушающая нагрузка, кН | |||||||||||
| М5 | 14,2 | 4,69 | 5,68 | 5,96 | 7,1 | 7,38 | 8,52 | 11,35 | 12,8 | 14,8 | 17,3 |
| М6 | 20,1 | 6,63 | 8,04 | 8,44 | 10,0 | 10,4 | 12,1 | 16,1 | 18,1 | 20,9 | 24,5 |
| М7 | 28,9 | 9,54 | 11,6 | 12,1 | 14,4 | 15 | 17,3 | 23,1 | 26 | 30,1 | 35,3 |
| М8 | 36,6 | 12,1 | 14,6 | 15,4 | 18,3 | 19 | 22 | 29,2 | 32,9 | 38,1 | 44,6 |
| М10 | 58 | 19,1 | 23,2 | 24,4 | 29 | 30,2 | 34,8 | 46,4 | 52,2 | 60,3 | 70,8 |
| М12 | 84,3 | 27,8 | 33,7 | 35,4 | 42,2 | 43,8 | 50,6 | 67,4 | 75,9 | 87,7 | 103 |
| М14 | 115 | 38 | 46 | 48,3 | 57,5 | 59,8 | 69 | 92 | 104 | 120 | 140 |
| М16 | 157 | 51,8 | 62,8 | 65,9 | 78,5 | 81,6 | 94 | 125 | 141 | 160 | 192 |
| М18 | 192 | 63,4 | 76,8 | 80,6 | 96 | 99,8 | 115 | 159 | — | 200 | 234 |
| М20 | 245 | 80,8 | 98 | 103 | 122 | 127 | 147 | 203 | — | 255 | 299 |
| М22 | 303 | 100 | 121 | 127 | 152 | 158 | 182 | 252 | — | 315 | 370 |
| М24 | 353 | 116 | 141 | 148 | 176 | 184 | 212 | 293 | — | 367 | 431 |
| М27 | 459 | 152 | 184 | 193 | 230 | 239 | 275 | 381 | — | 477 | 560 |
| М30 | 561 | 185 | 224 | 236 | 280 | 292 | 337 | 466 | — | 583 | 684 |
| М33 | 694 | 229 | 278 | 292 | 347 | 361 | 416 | 576 | — | 722 | 847 |
| М36 | 817 | 270 | 327 | 343 | 408 | 425 | 490 | 678 | — | 850 | 997 |
| М39 | 976 | 322 | 390 | 410 | 488 | 508 | 586 | 810 | — | 1020 | 1200 |
Высокопрочные болты и гайки, высокопрочный крепеж находят применение в различных отраслях народного хозяйства.
Прочность резьбового крепежа – главный вопрос при подборе крепежных элементов, включая гайки, болты и др. Она полностью зависит от механических свойств материала и технологического процесса изготовления, влияющего на свойства. Чтобы изготовить крепежный элемент определенной прочности нужно подобрать материал и необходимый режим термообработки.
Все требования в отношении механических свойств метрических крепежных изделий в России подробно описаны в ГОСТ 1759.0-87«Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия», в ГОСТ 1759.4-87 «Болты, винты, шпильки. Механические свойства и методы испытаний» и в ГОСТ 1759.5-87 «Гайки. Механические свойства и методы испытаний».
В этих документах четко указано понятие «класс прочности» болтов и гаек, и система для обозначений классов прочности болтов, винтов, шпилек и гаек.
Крепежные изделия из углеродистой стали с наружной метрической резьбой – болты, винты, шпильки – подразделяются на 10 классов прочности. Их принято обозначать двумя числами, которые разъединяет точка.
| 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
Две цифры имеют условные обозначения:
Первая цифра – уменьшенное в 100 раз минимальное значение предела прочности (это отношение разрушающей растягивающей нагрузки к площади напряжённого поперечного сечения), которое выражено в Н/мм². Так, например, у класса прочности 6.8 первое число означает, что у изделия, относящегося к этому классу, предел прочности будет не менее 600 Н/мм².
Вторая цифра – это умноженное на 10 отношение минимального предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к пределу прочности. Например, в маркировке 10.9 второе число означает, что у изделия, относящегося к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: 1000х0,9=900(Н/мм²). Если, например, сравнить два класса прочности 5.6 и 5.8, то можно сказать, что у изделий, изготовленных по этим классам, минимальный предел прочности будет одинаков – 500 Н/мм², а вот пластическая деформация у изделия по первому классу начнётся раньше, чем у изделия по второму, то есть в первом случае минимальный предел текучести будет 500х0,6=300(Н/мм²), а во втором – 500х0,8= 400(Н/мм²).
Маркировка на болты, винты и шпильки из углеродистой стали с диаметром резьбы более М5 наносится на головку или торец изделия, согласно международным нормам.
На гайки стандартной высоты (0,8 d) также наносится маркировка с определенным классом прочности, но для этого используется только одна цифра.
Классы прочности гаек:
| 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
Эта цифра означает уменьшенное в 100 раз минимальное значение предела прочности болта, который идет в паре с гайкой. Такое соединение способно выдержать определенную нагрузку, например, гайка с маркировкой 10 может подойти к болту с минимальным пределом прочности 1000 Н/мм², т. е. с болтом класса прочности 10.9.
Болты, винты, шпильки и гайки из нержавеющей стали имеют свою классификацию по прочности, но она отличается от системы обозначения классов прочности для метизов из углеродистой стали.
Существует всего три класса прочности для изделий из нержавеющей стали:
-50, -70 и -80. Это уменьшенные в 10 раз минимальные значения пределов прочности, т.е. 500, 700 и 800 Н/мм². Помимо этих параметров на изделиях из нержавеющей стали указывается и марка стали. Например, маркировка А4-70 на головке болта означает, что изделие сделано из аустенитной нержавеющей стали А4 (обозначение в системе ENISO), минимальный предел прочности – 700 Н/мм².
Резьбовое соединение может разрушиться, если болт сильно затянут или стержень болта разорвался, а также из-за срыва резьбы гайки и (или) болта. Если разрушился сам стержень болта, то это легко выявить, а вот срыв резьбы гайки – постепенный процесс, который сложно установить сразу, поэтому есть опасность наличия в соединениях частично разрушенных крепежных деталей.
Чтобы сделать соединение максимально прочным, следует подбирать крепежные элементы в соответствии с их классом прочности.
Болт или винт, соединенный с гайкой подходящего класса прочности в соответствии с таблицей, призваны обеспечивать прочное соединение без появления срыва резьбы.
Как подобрать крепежные элементы указано в таблице:
| Класс прочности гайки | Класс прочности сопрягаемого болта | Диаметр резьбы сопрягаемого болта |
| 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 |
Как правило, гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединения болт–гайка, напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.
Маркировка высокопрочных болтов
Маркируются особым образом и высокопрочные болты – данные о прочности наносят на поверхность головки болта (цифры могут быть вдавленными или выпуклыми). Она обозначает класс высокопрочных болтов и идентификационную марку изготовителя.
Высокопрочные болты с шестигранной головкой под ключ увеличенного размера промаркированы буквой S. Иногда при нанесении маркировки указывают условный номер плавки. Болты климатического исполнения маркируются буквами ХЛ. Высокопрочные болты с такой маркировкой предназначены для использования в районах, где температура опускается от -40 до -65 ˚С (ГОСТ 15150-69). Категория размещения -1.
Также есть высокопрочные болты климатического исполнения У, которые применяются при температуре до -40 ˚С. Их относят к первой категории размещения.
Они классифицируются ГОСТ 22356-77. Болты высокопрочные с шестигранной головкой соответствуют этому стандарту, диаметр резьбы болтов – от 16 до 48 мм. Их используют в тяжелом машиностроении, в конструкциях из металла, в строительных стальных конструкциях.
Механические свойства высокопрочных болтов
Марка стали болтов влияет на предел прочности: чем меньше его диаметр, тем больше предел прочности. Чтобы изготовить высокопрочные болты применяются такие марки стали: 4543-71, 40Х «селект», 30Х3МФ, 30Х2НМФА. В стали 4543-71 процентное содержание углерода ограничено пределами от 0,37 до 0,42%.
Сталь 40Х «селект» используется для создания климатических болтов исполнения ХЛ. При этом твердость стали не должна превышать НВ363.
В случае особого обоснования разрешается следующее:
• буква S не обязательно ставится в маркировке высокопрочных болтов с увеличенной шестигранной головкой под ключ;
• условный номер плавки в маркировке может не указываться;
• класс прочности в маркировке заменяется на группу материала. Эта группа указывается в виде значения наименьшего временного сопротивления в ньютонах на квадратный миллиметр, соответствующего данному классу прочности, делённого на 9,81.
Высокопрочные болты ГОСТ 22353–77 и ГОСТ Р 52644–2006. Сравнение
Отличительные особенности болтов высокой прочности
Крепеж, представлен в ассортименте. Можно встретить изделия, которые предназначены для обыкновенного соединения деталей в сборочных единицах. А есть и такие, которые предназначены для повышения надежности узла, в котором они будут установлены. При выборе крепежа, необходимо учитывать класс прочности болтов и четко себе представлять с каким типом и размером нагрузки им придется столкнуться. Соответственно отталкиваясь от этого выбирать его типоразмер и группу прочности.
Cвойства крепежа
Метизы, выпускаемые различными предприятиями, отличаются друг от друга геометрическими параметрами, формой, материалом, предназначением. Кроме этого их можно различить по типу покрытия и ряду других. Кроме, названных свойств болты одного типа отличаются параметрами прочности.
Например, болт М16, может быть использован для крепления деталей забора или ограждения и такой же болт, может быть, использовать для сборки мостовой или крановой конструкции. Соответственно для первого варианта может быть использован болт с меньшими прочностными параметрами, чем для второго варианта применения. Болты, применяемые для сборки кранов и аналогичного оборудования называют крановыми. Они отличаются более высокой прочности и для их изготовления применяют особо прочные стали. В РФ действует ГОСТ 7817-70, который нормирует требования к крепежу, применяемого в особо ответственных конструкциях.
Метизы имеют несколько форм исполнения – болты, гайки, винты и пр. Каждое из указанных изделий применяют для решения определенных задач. Для их изготовления применяют различные стали и разные технологии. От этого зависит и та маркировка, которая будет нанесена на поверхность крепежа.
Класс прочности резьбового крепежа
Этот параметр нормируется в ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) в этом документе определены группы прочности и их количество. Предусмотрено 11 классов 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.
Каждое из этих обозначений подлежит расшифровке. Для этого достаточно первую цифру перемножить на 100 и результатом станет предел прочности металла. То есть болт с номером 9.8 будет обладать пределом прочности в 900 Н/кв. мм. Если число после точки перемножить на 10, то результатом станет размер предела текучести. Он обозначает то напряжение, по достижении которого вступает в силу необратимый процесс пластической деформации.
Кстати, при выполнении расчетов болтовых соединений необходимо закладывать большой запас прочности от предела текучести. Как правило, его принимают в два или три раза больше от номинала.
Метизы, предел прочности которого равен или превышает 800 МПа, применяют для сооружения крановой техники, мостовых конструкций, на железной дороге. Такие болты называют высокопрочными и относят к группе 8.8, а гайки 8.0 и больше.
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:
По результатам, проводимых испытаний будут определены свойства продукции, в частности – предел прочности, предел текучести и ряд других.
Маркировка болтов
Порядок обозначения продукции определен международной организацией по стандартизации – ISO. Все документы (ГОСТ, ТУ), разработанные в СССР и РФ, выполнены с учетом этой системы и полностью отвечают ее требованиям.
Обязательной маркировке подлежат все болты и винты с диаметром стержня выше 6 мм. Исключения составляют детали с некоторыми формами шлицов или головок. Ее наносят на головку продукции. Она может располагаться на торце или сбоку головки. Место расположение клейма и его содержание определено в ГОСТ Р 52644-2006. Оно должно нести в себе следующую информацию:
- Штамп завода производителя.
- Класс прочности данного изделия.
- Климатическое исполнение болта, оно наносится только на изделия, работающие в условиях ХЛ.
- Номер плавки стали, использованной для производства этого изделия.
- S – индекс обозначает, что размер головки увеличен.
На болтах, выполненных из нержавеющей стали должна быть указана марка стали. Индексы, наносимые на болт, могут выпуклыми или выдавленными. Размер шрифта определяет завод-изготовитель, руководствуясь требованиями ГОСТ.
Точность болтов
Другое важное свойство – это точность. Производители выпускают продукцию двух классов точности. Класс А – подразумевает то, что стержень встает в отверстие с минимальным зазором. Диаметр посадочного отверстия не может быть больше толщи болта на 0,3 мм. Такой точности довольно просто добиться в условиях производственного цеха, но практически невозможно на строительной площадке. Крепеж класса В и С могут быть установлены в посадочные отверстия больше стержня изделия на 2 – 3 мм.
Точность исполнения болтового соединения оказывает заметное влияние на его прочность и сопротивлению нагрузок. В частности, чем точнее выполнено посадочное отверстие, тем будет меньше воздействие нагрузок, возникающих перпендикулярно оси стержня.