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
| 4.8 5.8 |
| 10.9 12.9 |
| 5,0 6,0 |
| 10,0 12,0 |
| 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
| 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.
Пример обозначения болта высокопрочного по ГОСТ Р 52644-2006
Болт с шестигранной головкой с увелченным размером под ключ с диаметром резьбы d = 24 мм , длинной L = 110 мм , класса прочности 10.9, климатического исполнения ХЛ:
Болт М24х110 10.9 ХЛ ГОСТ Р 52644-2006
Болт с шестигранной головкой с увелченным размером под ключ с диаметром резьбы d = 20 мм , длинной L = 100 мм , класса прочности 10.9, климатического исполнения У, с термодиффузионным цинковым покрытием (ТД) толщиной 10 мкм:
Болт М20х100 10.9 ТД10 ГОСТ Р 52644-2006
Пример обозначения гайки высокопрочной по ГОСТ Р 52645-2006
Гайка с резьбой диаметром d = 20 мм , класса прочности 10 без покрытия:
Гайка М20.10 ГОСТ Р 52645-2006
Гайка с резьбой диаметром d = 24 мм , класса прочности 9 с термодиффузионным цинковым покрытием (ТД) толщиной 10 мкм:
Гайка М24.9 ТД10 ГОСТ Р 52645-2006
Пример обозначения шайбы высокопрочной по ГОСТ Р 52646-2006
Шайба закаленная и отпущенная для высокопрочных конструкционных болтов с резьбой диаметром d = 16 мм без покрытия:
Шайба 16 ГОСТ Р 52646-2006
Пример обозначения болта высокопрочного по ГОСТ 22353-77
Болт диаметром резьбы d = 16 мм , полем допуска 6g, длинной L = 100 мм , с наименьшим временным сопротивлением 110 кгс/мм2, климатического исполнения У, категории размещения 1:
Болт М16-6gx100.110 ГОСТ 22353-77
То же, климатического исполнения ХЛ, категории размещения 1:
Болт М16-6gx100.110 ХЛ1 ГОСТ 22353-77
Пример обозначения гайки высокопрочной по ГОСТ 22354-77
гайка диаметром резьбы d = 24 мм , полем допуска 6Н, для болта с наименьшим временным сопротивлением 110 кгс/мм2, климатического исполнения ХЛ, категории размещения 1:
Гайка М24-6Нx100.110.ХЛ1 ГОСТ 22354-77
Пример обозначения шайбы высокопрочной по ГОСТ 22355-77
Шайба для болта диаметром резьбы d = 20 мм:
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
Источник: