Болты — классификация, нормы и использование. Как по ГОСТу выбрать подходящие болты?

Болт — крепёжное изделие в виде стержня с наружной резьбой, как правило, с шестигранной головкой под гаечный ключ, образующее соединение при помощи гайки или иного резьбового отверстия. До появления резьбовых соединений болтами называли различные многообразные изделия вытянутой цилиндрической формы, такие как например арбалетный болт, но широкое распространение винтовых болтов практически вытеснило из языка другие значения этого слова.

Классификация болтов

1. По назначению
2. По форме
3. По материалу
4. По классу прочности
5. По покрытию

Классификация по форме

    откидные (ГОСТ 3033-78*)
    анкерные (ГОСТ 24379.1-2012)
    рым-болты (ГОСТ 4751-73*)
    болты с шестигранной головкой (ГОСТ 7798.7817-80*, ГОСТ 10602-94*, ГОСТ 18125-72*)
    болты с полукруглой головкой (ГОСТ 7783-81*, ГОСТ 7801-81*, 7802-81*)
    болты с потайной головкой (ГОСТ 7785-81*, ГОСТ 7786-81*, ГОСТ 17673-81*)
    с фланцем (DIN 6921)

Классификация болтов по назначению
    Лемешные используются для крепления навесного оборудования для сельскохозяйственных машин.

Класс прочности: 3.6; 4.6; 4.8.
    Мебельные используются в мебельной промышленности и строительстве.

Класс прочности: 3.6; 4.6; 5.8.
    Дорожные используются для дорожных ограждений, для специальных металлоконструкций.

Класс прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 8.8; 10.9.
    Машиностроительные используются в машиностроении, автомобилестроении, приборостроении и строительстве в качестве деталей соединения.

Класс прочности: 8.8; 10.9; 12.9.

Класс прочности болтов

Механические свойства болтов, винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.4-87[1] (ISO 898/1-78) при нормальных условиях характеризуют 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. Первое число, умноженное на 100, определяет номинальное временное сопротивление в Н/мм², второе число (отделённое точкой от первого), умноженное на 10, — отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм².

Высокопрочные Болты ГОСТ используются в соединениях деталей с/х машин, ж/д креплений, креплений деталей и соединений кранов, в мостостроении и т. д. В России к высокопрочным принято относить болты, временное сопротивление которых больше или равно 800 МПа. Исходя из этого параметра, классы прочности для высокопрочных болтов начинаются с класса 8.8 для болтов и 8.0 для гаек. Прочностные характеристики болтов определяются выбором соответствующей марки стали и технологией их изготовления. Современная технология изготовления высокопрочных болтов базируется на использовании методов холодной или горячей высадки и накатки резьбы на специальных автоматах с последующей термообработкой и нанесением покрытия. Применяются различные холодно- и горячевысадочные автоматы, способные изготавливать высокопрочные болты с высокой производительностью (100—200 шт/мин). В качестве исходного сырья используется проволока из низкоуглеродистых и легированных сталей (с содержанием углерода не более 0,40 %) марок 10КП, 20КП, 10, 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. Механические свойства высокопрочных болтов также определяются свойствами используемой стали и последующей термической обработкой в электропечах с защитной средой, предотвращающей обезуглероживание изделий.

На головке болта должна быть нанесена следующая маркировка:
— клеймо завода изготовителя (JX, THE, L, WT, и др.);
— класс прочности;
— правая резьба не маркируется, если резьба левая — маркируется стрелкой против часовой стрелки.
Винты отличаются от болтов отсутствием маркировки.

Для изделий из углеродистой стали, класс прочности обозначают двумя цифрами через точку.

Пример: 4.6, 8.8, 10.9, 12.9.

Первая цифра обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на разрыв, измеренную в МПа. В случае 8.8 первая 8 обозначает 8 х 100 = 800 МПа = 800 Н/мм2 = 80 кгс/см2
Вторая цифра — это отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. Из пары цифр можно узнать предел текучести материала 8 х 8 х 10 = 640 Н/мм2.
Значение предела текучести имеет важное практическое значение, поскольку это и есть максимальная рабочая нагрузка болта.

Поясним значения некоторых терминов:
Предел прочности на разрыв — величина нагрузки, при превышении которой происходит разрушение — «наибольшее разрушающее напряжение».

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 — предел ее прочности больше предела текучести. Напротив, нож скорей всего сломается при определенном усилии. Его предел прочности = пределу текучести. В этом случае говорят, что ножи «хрупкие».

Японские самурайские мечи — пример классического сочетания материалов с различными характеристиками прочности. Некоторые их виды снаружи сделаны из твердой закаленной стали, а внутри выполнены из упругой, позволяющей мечу не ломаться при боковых изгибающих нагрузках. Такое строение называется «кобу-си» или, иначе, «пол-кулака», то есть «горсть» и при соответствующей длине катаны является очень эффективным решением для боевого клинка.

Другой практический пример: закручиваем гайку, болт удлиняется и после некоторого усилия начинает «течь» — мы превысили предел текучести. В худшем случае может произойти срыв резьбы на болте или гайке. Тогда говорят — резьба «срезалась».

Процент удлинения — это средняя величина удлинения деформируемой детали до её поломки или разрыва. В бытовом плане некоторые виды некачественных болтов называют «пластилиновыми» подразумевая именно термин процент удлинения. Технический термин — «относительное удлинение» показывает относительное (в процентах) приращение длины образца после разрыва к его первоначальной длине.Твёрдость по Бринеллю — величина, характеризующая твeрдость материала.
Твердость — способность металла противостоять проникновению в него другого, более твердого тела. Метод Бpиннеля применяется для измерения твердости сырых или слабо закалённых металлов.

Для крепежа из нержавеющей стали также наносится маркировка на головке болта. Класс стали — А2 или А4 и предел прочности — 50, 70, 80, например: А2-70, А4-80.
На шпильки с резьбой наносится цветовая маркировка с торца: для A2 – зеленым цветом, для A4 – красным. Значение для предела текучести не указывается.

Пример: Для A4-80 Предел прочности = 80 х 10 = 800 Н/мм2.

Значение 70 – является стандартным пределом прочности нержавеющего крепежа и принимается в расчет пока явно не указано 50 или 80.

Предел текучести для нержавеющих болтов и гаек является справочным значением и составляет около 250 Н/мм2 для A2-70 и около 300 Н/мм2 для A4-80. Относительное удлинение при этом составляет около 40%, т.е. нержавейка хорошо “тянется” после превышения предела текучести, прежде чем наступит необратимая деформация. В сравнении с углеродистыми сталями относительное удлинение для ST-8.8 составляет 12%, а для ST-4.6 соответственно 25%

При расчетах болтового соединения для заданной нагрузки используют коэффициент 1/2, а лучше 1/3 от предела текучести. Иногда его называют коеффициентом запаса, соответственно два или три.

Примеры расчета нагрузки по классу прочности материала и резьбе:
Болт М12 с классом прочности 8.8 имеет размер d2 = 10,7мм и расчетную площадь сечения 89,87мм2.
Тогда максимальная нагрузка составит 57520 Ньютон, а расчетная рабочая нагрузка — 57520 х 0,5 / 10 = приблизительно 2,87 тонны.

Для болта M12 из нержавеющей стали A2-70 та же расчетная рабочая нагрузка не должна превышать половину значения предела текучести и составит 250 x 89,87 / 20 = приблизительно 1,12 тонны, а для M12 A4-80 – 1,34 тонны.

На головку болта наносится следующая маркировка:

    клеймо завода изготовителя (CW, NH, JD, JX, THE, L, WT и др.)
    класс прочности (3.6 — 14.9)
    стрелка против часовой стрелки (если левая резьба)

Класс прочности для изделий из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку — 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9; 14.9.

Первая цифра обозначает номинальное временное сопротивление (предел прочности на разрыв): 1/100 Мпа (1/100 Н/мм²; ~1/10 кг/мм²). Пример: (класс прочности 9.8) 9*10=900 Мпа (900 Н/мм²; 91,71 кг/мм²).

Вторая цифра обозначает процентное отношение предела текучести к временному сопротивлению (пределу прочности на разрыв): 1/10%. Пример: (класс прочности 9.8) 9*8=720 Мпа (720 Н/мм²; 73,37 кг/мм²).

Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответсвенно.

По действующей международной классификации к высокопрочным болтам относятся изделия, временное сопротивление которых больше или равно 800 Мпа (800 Н/мм²; 81,52 кг/мм²). Соответсвенно начиная с 8.8 для болтов и 8 для гаек.

  Гайки

На гайки с высотой равной или более 0,8d наносится обозначение наибольшего класса прочности болтов, с которыми они могут использоваться. Например гайку с маркировкой 8 можно использовать с болтами с классом прочности 8.8 и менее, гайку с маркировкой 10 с болтами 10.9 и менее.

Болты М 20 класс и их характеристика

Болты М 20 8.8 ГОСТ 7805-70, DIN 931, 933 длиной от 25 до 300 мм

Болты М20 класс прочности 8.8 ГОСТ 7805-70 (наиболее близкие стандарты по основным размерам такого высокопрочного болта это ГОСТ 7798, 15589, ISO 4014, DIN 931 с частичной и DIN 933 с полной резьбой) — крепежное изделие повышенного класса прочности 8.8 (временное сопротивление разрыву 800 МПа) с шестигранной головкой под ключ, применяется в ответственных конструкциях по типу соединения болт-гайка (в данном случае с гайкой М20 8.0 ГОСТ 5915-70, DIN 934) и способно выдерживать разрушающее воздействие в 2 раза большее, чем в классе прочности 5.8.
Рекомендуем Вам при покупке болтов М20 прочностью 8.8 обратить внимание на шайбу плоскую 20 ГОСТ 11371, DIN 125 (предотвращает продавливание или повреждение поверхности материала) и шайбу пружинную 20 ГОСТ 6402, DIN 127 (исключает возможность самоотвинчивания крепежного соединения).

Вы также можете купить оцинкованный болт М20 класс прочности 8.8 ГОСТ 7798, 7805, DIN 931, 933, надежное антикоррозионное покрытие которого позволит увеличить срок его службы.
Размеры высокопрочного болта М20 8.8 ГОСТ 7798, 7805, DIN 931, 933

Основные размеры и характеристики болта М20 прочностью 8.8:

    условное обозначение крепежа — Болт М20-6gх[длина].88 ГОСТ 7805-70;
    стандарты — ГОСТ 7805-70;
    схожие / аналогичные стандарты — ГОСТ 7798-70, ГОСТ 15589-70, DIN 931, DIN 933,  ISO 4014-88;     классификация по форме —  шестигранная голова (шестигранник);     резьба болта — метрическая, нарезная;
    номинальный диаметр резьбы — 20 мм;
    шаг резьбы — 2,5 мм;
    размер под ключ — 30 мм;
    длина резьбы, b — 46 мм (если длина болта М20 больше 120 мм, то b=52 мм);
    класс прочности — 8.8;
    предел прочности — 800 Н/мм2;
    предел текучести — 640 Н/мм2;
    момент затяжки — 400 Н·м;
    сталь — конструкционная углеродистая качественная, легированная;
    противокоррозионное покрытие — 01 (цинковое, хроматированное) или без покрытия.