Болты высокопрочные: размеры и особенности изделий

Болты высокопрочные широко используются в промышленности и строительстве благодаря повышенной прочности и износостойкости. Давайте разберемся, что из себя представляют эти изделия, их особенности и области применения.

Определение высокопрочных болтов

Высокопрочные болты - это крепежные изделия повышенного класса прочности, изготовленные из легированных или низколегированных сталей с содержанием углерода до 0,4%. Они отличаются от обычных болтов более высокими прочностными характеристиками и способностью выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки.

Основные преимущества высокопрочных болтов:

• Повышенная прочность и износостойкость
• Устойчивость к вибрациям и ударным нагрузкам
• Коррозионная стойкость
• Возможность экономии металла за счет меньших размеров

Высокопрочные болты используются при изготовлении и монтаже ответственных металлоконструкций, в машиностроении и приборостроении, автомобилестроении, судостроении, авиастроении, военной технике, а также в строительстве мостов, нефтегазовой и химической промышленности.

Классификация высокопрочных болтов

Существует несколько стандартов, регламентирующих технические требования к высокопрочным болтам, наиболее распространенными являются:

• ГОСТ Р 52643-2006
• ГОСТ Р 52644-2006
• DIN 931
• ISO 898-1

Основным параметром, характеризующим высокопрочные болты, является класс прочности. Согласно ГОСТ Р 52627-2006 выделяют следующие классы прочности:

Число в маркировке класса прочности показывает гарантированное значение временного сопротивления разрыву в сотнях МПа.

Марки стали для изготовления

Для производства высокопрочных болтов используются следующие марки легированных сталей:

• 35Х, 38ХА, 40Х - хромистые стали повышенной прочности
• 30ХГСА, 35ХГСА - хромо-марганцево-кремнистые стали
• 40ХН, 30ХН2МФА - хромо-никелевые стали

Точный химический состав стали зависит от требуемого класса прочности болтов и регламентируется соответствующими стандартами.

Виды покрытий

Для защиты от коррозии высокопрочные болты могут иметь следующие виды покрытий:

• Цинковое (ГОСТ 9.307 или ГОСТ ИСО 2081)
• Кадмиевое (ГОСТ 9.305 или ГОСТ ИСО 2082)
• Фосфатирование (ГОСТ 9.402)
• Лакокрасочные покрытия

Толщина покрытий обычно составляет до 50 мкм. Наличие и тип покрытия маркируется на болтах в соответствии со стандартами.

Особенности резьбы

Высокопрочные болты могут иметь полную или неполную резьбу. Полная резьба выполняется на всей длине стержня, неполная - только на части. Резьба может быть с различным шагом и профилем.

Стандарт ГОСТ Р 52643-2006 регламентирует следующие типы резьбы для высокопрочных болтов:

• Метрическая резьба с крупным шагом
• Метрическая резьба с мелким шагом
• Метрическая супермелкая резьба

Геометрические параметры

Высокопрочные болты характеризуются следующими основными геометрическими параметрами:

1. Номинальный диаметр резьбы (M12, M16, M20 и т.д.)
2. Общая длина болта
3. Длина резьбовой части
4. Размер под ключ (для гаек)
5. Форма и размеры головки

Допуски на изготовление высокопрочных болтов устанавливаются стандартами и техническими условиями на конкретные виды продукции.

Механические свойства

Основные механические характеристики высокопрочных болтов:

• Предел текучести - не менее 0,9 временного сопротивления разрыву
• Временное сопротивление разрыву - 800-1200 МПа в зависимости от класса прочности
• Относительное удлинение - не менее 9%
• Твердость по Бринеллю - 269-352 НВ

Высокопрочные болты обеспечивают гарантированную прочность крепежных соединений при растяжении и срезе и рассчитаны на выдерживание высоких нагрузок.

Маркировка

Маркировка высокопрочных болтов в обязательном порядке должна содержать:

• Класс прочности
• Обозначение стандарта или технических условий
• Размер болта (диаметр и длина резьбы)
• Обозначение типа покрытия (при наличии)

Маркировка наносится ударным способом на торце болта или головке. Цветовое кодирование по классам прочности не является обязательным.

Технология производства

Основные этапы изготовления высокопрочных болтов:

1. Подготовка металлической заготовки заданной формы и размеров
2. Холодная объемная штамповка
3. Термическая обработка (закалка и высокий отпуск)
4. Механическая обработка (точение, сверление, накатка резьбы)
5. Нанесение защитных покрытий

Упаковка и транспортировка

Готовые высокопрочные болты упаковывают в деревянные или картонные ящики, металлические или пластиковые контейнеры в зависимости от назначения и условий транспортировки.

При железнодорожных и автомобильных перевозках применяются дополнительные меры предосторожности для исключения механических повреждений.

Хранение высокопрочных болтов

Хранение высокопрочных болтов должно осуществляться в закрытых складских помещениях или под навесами, защищающими от атмосферных осадков. Температура хранения от -50 до +50 °C с относительной влажностью воздуха не более 80%.

Болты без покрытий в обязательном порядке подвергают консервации с применением масляных, лакокрасочных или других защитных составов в соответствии с требованиями ГОСТ 9.014.

Расконсервация высокопрочных болтов

Перед монтажом болтов проводится расконсервация - удаление заводской защитной смазки. Наиболее распространенные способы:

1. Промывка в растворителях (уайт-спирите, нефрасе)
2. Термическая обработка (кипячение в водном растворе соды)
3. Пескоструйная или дробеструйная обработка

Инструменты для монтажа болтов

Для монтажа высокопрочных болтов применяют следующие основные инструменты:

• Гаечные ключи с регулируемым зевом
• Динамометрические ключи со встроенным датчиком измерения крутящего момента
• Пневматические, электрические или аккумуляторные гайковерты
• Рожковые и торцовые ключи (для болтов с нестандартной головкой)

Технология затяжки высокопрочных болтов

Порядок затяжки высокопрочных болтов:

1. Предварительная затяжка крест-накрест
2. Доворачивание до 30% расчетного крутящего момента
3. Финишная затяжка до требуемого момента
4. Маркировка прокрученных болтов краской

Контроль момента затяжки

Контроль момента затяжки высокопрочных болтов необходим для обеспечения требуемой надежности соединения. Контроль осуществляется следующими методами:

1. С использованием динамометрических ключей
2. Путем доворачивания гайки на угол 60-120° после первоначальной затяжки
3. Методом нанесения меток маркером на гранях гаек и болтов

Фактический момент затяжки должен соответствовать значениям, указанным в нормативно-технической документации на болты, с учетом допусков.

Достоинства и недостатки болтовых соединений

Преимущества крепежа с использованием высокопрочных болтов:

• Высокая ремонтопригодность
• Возможность автоматизации сборки
• Повышенные точность и удельная прочность соединений
• Легкий контроль качества монтажа

Недостатки болтовых крепежных систем:

• Риск возникновения коррозии в местах контакта болт-гайка
• Меньшая устойчивость болтов к динамическим и вибрационным нагрузкам по сравнению со сварными швами

Критерии выбора болтов

При выборе высокопрочных болтов необходимо руководствоваться следующими критериями:

1. Требуемый класс прочности
2. Рабочие нагрузки (статические, динамические)
3. Условия эксплуатации (температура, влажность, агрессивность среды)
4. Наличие сертификатов соответствия
5. Стоимость
   

Рекомендации по использованию и конструированию

• Использовать совместно с гайками и шайбами соответствующего класса прочности
• Учитывать допустимые отклонения геометрических размеров при конструировании соединений
• При монтаже соблюдать требования по подготовке поверхностей и последовательности затяжки
• Контролировать фактический момент затяжки и маркировать проверенные болты
• Периодически проверять затяжку болтов в процессе эксплуатации

При конструировании болтовых соединений необходимо:

1. Грамотно выполнять расчеты на прочность с учетом характеристик высокопрочных болтов
2. Предусмотреть конструктивные и технологические меры по обеспечению совпадения отверстий в соединяемых деталях
3. Обеспечить свободный доступ к болтам для затяжки и контроля

Соблюдение этих рекомендаций позволит максимально использовать потенциал высокопрочных болтов для получения надежных разъемных соединений.