Классы прочности крепежа
Крепёжные изделия, такие как болты, винты, шпильки и гайки, различаются не только по видам и размерам, но и по способности нести нагрузку. То есть, два болта одинакового размера, с одинаковой резьбой, могут иметь разную прочность.
Так что же такое «класс прочности» и что он обозначает?
Система обозначений
Классов прочности всего одиннадцать. Обозначаются они двумя числами, разделёнными точкой:
3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
Болты, шпильки и винты производят из различных углеродистых сталей. В зависимости от марки стали получают определенный класс прочности. Хотя иногда можно из одной марки стали произвести крепеж различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку — закалку.
Например, из Стали 35 можно изготовить крепеж нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 получают методом точения на токарном и фрезерном станке: классы 6.6 и 6.8 получают при производстве методом объёмной штамповки на прессе; а класс 8.8 — если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке — закалке. Крепеж класса прочности 8.8 и выше получают только с после термической обработки изделия.
Первая цифра (перед точкой) отражает предельную нагрузку, при которой болт (или шпилька) разорвётся. Цифра обозначает 1/100 часть номинального временного сопротивления — это предел прочности на разрыв, измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈1/10 часть номинального временного сопротивления, если предел прочности на разрыв измеряется в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный). Т.е. для определения предела прочности в Мегапаскалях нужно первую цифру умножить на 100, в килограммсила/мм2 – умножить на 10.
Вторая цифра говорит о нагрузке, при которой болт необратимо деформируется (вытянется резьбовая часть, либо сомнутся витки) — это предел текучести. Цифра обозначает 1/10 часть отношения предела текучести к пределу прочности на разрыв. Таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10×100)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²). Для простого расчета предела текучести нужно перемножить цифры класса прочности и умножить полученный результат на 10. Т.е. для класса прочности 8,8 получаем 8х8х10 = 640Мпа (или 64 кгс/мм2).
Предел текучести — величина нагрузки, при превышении которой наступает невосстанавливаемая деформация или изгиб.
Например, попробуйте согнуть «от руки» обычную стальную вилку или кусок металлической проволоки. Как только она начнет деформироваться, это будет означать, что вы превысили предел текучести ee материала или предел упругости при изгибе. Поскольку вилка не сломалась, а только погнулась, то предел ее прочности больше предела текучести. Напротив, нож скорее всего сломается при определенном усилии. Его предел прочности равен пределу текучести. В этом случае говорят, что ножи «хрупкие».
Значит, чтобы сравнить болты по прочности на разрыв, нужно смотреть на цифру перед точкой, а чтобы сравнить их по прочности на растяжение/ смятие, нужно смотреть на произведение двух цифр.
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.
Всё вышесказанное относится к болтам, винтам и шпилькам. Гайки же имеют всего семь классов прочности, которые обозначаются одним числом: 4 5 6 8 9 10 12. 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.
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.
Обычно гайки более высоких классов прочности можно заменить на гайки более низких классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединений «болт + гайка», напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.
Что такое класс прочности болта?
Крепежные изделия применяются как в бытовой сфере, так и в промышленности. Почти везде, начиная от изготовления мебели до сбора компьютера, используются соединительные детали, но самыми распространенными из них являются болты. При выборе болтов особое внимание уделяется классу прочности изделия.
Что такое класс прочности болта?
Под классом прочности болта понимают предельную нагрузку на крепежное изделие при соединении элементов собираемого устройства, то есть, его устойчивость к разрыву и деформации. Групп стойкости болтов всего 11. Показываются двумя цифрами, отделенные точкой.
Класс прочности болтов — бывает:
Чем выше номер на металлоизделии, тем прочнее болт, тем большую механическую нагрузку он может нести. В России к высоконадежным крепежам причисляют болты таких групп: 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9.
Выбирая болты, нужно также обращать внимание на то, из какого вида металла их изготавливают. Качество металла для изготовления крепежного элемента зависит от количества содержания в нем углерода — чем меньше углерода, тем надежнее и крепче деталь. Следовательно, высокопрочные болты делаются из низкоуглеродистых, а также легированных (с содержанием сплавов для дополнительных износоустойчивых свойств) сталей. К ним относятся стали марок 20, 20 КП, 35, 35Х, 20 Г2Р, 65Г, 40Х.
Болты высокого класса прочности — 10.9,12.9 применяются в механизмах, которые требуют частой сборки-разборки, грузоподъемных машинах, сельскохозяйственных машинах, железнодорожных креплениях, строительных кранах. Твердость болтов класса прочности высокого — незаменима в тяжелом машиностроении, строении каркасов зданий, креплении приборов, которые подвергаются вибрационному действию, сложных механизмах, устройствах, возведении мостов.
Наиболее ходовыми болтами являются изделия среднего класса прочности, при изготовлении которых используется легированная сталь с содержанием углерода до 0,4% (сталь У4). Болты низкого класса прочности предназначены для легких не нагруженных конструкций, изготавливаются из марок стали 10, 20. Крепительные изделия низкого и среднего класса прочности широко применяются при изготовлении мебели, при креплении козырькового оборудования в машинах сельского хозяйства.
Болты также делятся на такие группы: черные и оцинкованные. К первой группе — черные — относятся металлоизделия необработанные, не имеющие внешнего покрытия и применяются они в устройствах, которые в дальнейшем будут покрашены. Их применяют в промышленном строительстве и машиностроении. Ко второй группе — оцинкованные — относятся болты с защитным покрытием, которые не подвержены разъеданию, ржавлению. Используются в конструкциях, для которых важен представительный вид, например, при сборе комнатной мебели.
Важно отметить, что прочность болта повышается его термической обработкой в электропечах с защитной средой.
Класс прочности болтов DIN
Стандарт DIN отвечает мировым нормам качества. Болты стандарта DIN относятся к крепительным частям высокой твердости, делаются из углеродистой стали, с нанесением цинка на поверхность изделия, что повышает его устойчивость к искажениям. Применяются для сбора устройств из металла, установок, приспособлений. Задействованы в строительстве, где с их помощью прикрепляют навесные части к якорям, закрепленным в бетоне, кирпиче, во всех сферах народного хозяйства, в машиностроительной области. Сборка с применением болтов DIN экономична по материальным расходам.
Самый используемый стандарт болтов DIN — это DIN 931 и DIN 933. Национальные аналоги вышеуказанных болтов — это металлоизделия, сделанные по стандартам качества ГОСТ 7798 и ГОСТ 7805.
Маркировка класса прочности: болты и гайки
Обывателю может показаться, что таинственные цифры на шляпках болтов и гаек не несут никакой полезной информации. Но на самом деле, они очень важны. Непонятные знаки — это маркировка технических характеристик метиза. Дополнительно она дает информацию о том, кто является изготовителем изделия.
Маркировка класса прочности болтов
Долгое время в нашей стране все метизы производились по ГОСТу 22353-77, но сегодня его правила больше не актуальны. Все технические характеристики болтов соответствуют ГОСТу Р 52644-2006. Однако в закромах дедушкиных балконов, а также на складах и в мастерских по-прежнему встречаются болты со старой маркировкой. И встречаются порой в промышленных масштабах. Поэтому скажем пару слов о советском ГОСТе и о том, что значила старая маркировка.
Она представлена двумя частями: буквы в верхней части и цифры внизу. Буквами обозначено клеймо завода, на которым был изготовлен метиз, например, WT, Ч, L, OC, D и другие. Следом обычно идут цифры, отражающие временное сопротивление метиза в МПа, поделенное на десять. Дальше снова буквы, по которым мы можем определить уровень сопротивления крепежа агрессивным условиям окружающей среды. Например, ХЛ будет обозначать, что болт предназначен для холодных климатических условий. Цифры внизу обозначают номер плавки.
Иногда на болтах можно встретить стрелку, указывающую в направлении «против часовой». Это значит, что у вас в руках метиз с левой резьбой. Если резьба правая, то обозначение просто отсутствует.
Современная маркировка болтов по прочности
Новый ГОСТ мало что поменял как в расположении символов, так и в их смысловой нагрузке. Вверху мы по-прежнему можем увидеть клеймо изготовителя. Следом идет номер плавки.
Внизу обозначен класс прочности метиза согласно новому ГОСТу. Здесь же можно обнаружить букву S, которая говорит, что перед нами высокопрочный болт с головкой в виде шестигранника с увеличенным размером. Обозначение класса сопротивляемости вредному атмосферному влиянию также осталось. Оно идет последним.
Маркировочные обозначения
Если вы не профессиональный строитель, не стоит углубляться в дебри классификаций болтов. Важно знать, что, как уже было сказано, цифры на головке болта значат класс прочности. Обычно это две цифры, написанные через точку, например, 3.6 или 10.9.
Первая цифра обозначает нагрузку на резьбовое соединение, которое может выдержать метиз. Если точнее, то это одна сотая номинальной величины предела прочности метиза на разрыв. Измерение осуществляется в МПа.
Пример: если на болте вы видите 8.8, это значит, что предел прочности болта на разрыв будет 8×100 = 800 МПа.
Следующая цифра указывает на отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на десять. Из двух цифр вы сможете вычислить предел текучести материала. Для этого их умножают друг на друга, а потом — еще на десять.
Пример: возвращаемся к тем же самым 8.8. 8×8 х 10 = 640 Н/м.
Важно понимать, что предел максимальной рабочей нагрузки болта и есть предел текучести. Рассчитывая соединение болтом по заданной нагрузке, используют коэффициент 0,5-0,6 от предела текучести. К примеру, если болт М14 класса прочности 8.8 имеет площадь сечения около одного квадратного сантиметра, а диаметр тела — около 12 мм, то предел его прочности на разрыв будет 8 тонн, предел текучести — 6,4 тонны, а расчетная нагрузка 6,4×0,5 = 3,2 т.
Маркировка болтов из нержавеющей стали
Среди обозначений на болте, сделанном из нержавеющей стали, на первое место ставят маркировку самой стали, А2 или А4. Следом идет предел прочности, например, 50, 60, 70 и т. д. Эти числа также обозначают одну десятую от предела прочности углеродистой стали, измеряемых в МПа.
Маркировка прочности гаек
Для гаек характерны те же самые правила, что и для болтов. Сама маркировка расположена по борту гайки. Она подается в сокращенном виде, поэтому полное обозначение нужно смотреть на упаковке.
Первым делом, идет наименование изделия, затем класс точности. Но он, однако, указывается далеко не всегда, так как в конце описания идет госстандарт, согласно которому изготовлен этот тип гайки, где и прописана вся нужная информация. Далее указан тип резьбы: К — коническая, Т — трапециевидная, М — метрическая. Здесь же прописан диаметр гайки в миллиметрах. Иногда в этом месте также дают шаг резьбы в миллиметрах, который указывается только в тех случаях, если резьба очень мелкая и направление резьбы, если оно левое.
Следом идет класс прочности и значение покрытия в микронах, указываемое в виде цифры от единицы до тринадцати. И наконец, государственный стандарт, о котором уже упоминалось выше.
Гайки имеют семь классов прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Как и в случае с болтом, класс прочности обозначает одну сотую предела прочности, что является рекомендуемым значением для равномерного распределения давления на крепеж.
Но есть и отличия от маркировки болтов: указанные классы прочности годятся только для стандартных и высоких гаек. На боку низкой гайки вы увидите другие обозначения: 04 и 05. Они говорят, что этот метиз не предназначен для высоких нагрузок.
