Высокопрочные болты классов прочности 10.9, 12.9, 8.8
Завод металлоконструкций и метизов Спецмашметиз более 12 лет производит высокопрочные и сверхпрочные болты с улучшенными свойствами следующих типоразмеров:
- Болты М12-М36 класса прочности 10.9 из стали 40Х
- Болты М24-М48 класса прочности 10.9 из стали 40ХН2МА
- Болты М12-М30 класса прочности 12.9 из стали 40Х
- Болты М24-М36 класса прочности 12.9 из стали 40ХН2МА
- Болты М30-М64 класса прочности 8.8 из 40Х, 40ХН2МА, 40ХН
* возможно изготовление из иных марок стали
Высокопрочные болты в соответствии с ГОСТами и иными стандартами должны иметь на головке клеймо класса прочности и знак производителя. На фото представлены болты классов прочности 12.9 и 10.9. Буква «С» вокруг класса прочности — фирменный знак Спецмашметиза.
Примеры условного обозначения высокопрочных болтов:
Болт 2М20х150.88 ГОСТ 7798-70 — болт М20 по ГОСТ 7798-70 исполнения 2 (с отверстием под шплинт) длиной стержня 150 мм класса прочности 8.8 из стали по выбору производителя;
Болт М36х250.129.40ХН2МА ГОСТ 7805-70 — болт М36 по ГОСТ 7805-70 длиной стержня 250 мм класса прочности 12.9 из стали 40ХН2МА.
Стоит отметить, что в условном обозначении крепежа согласно ГОСТ 1759.0-87 цифры класса прочности записывают без разделительной точки.
Сортамент высокопрочных болтов
Технические требования к классам прочности болтов стандартизованы отмененными ГОСТ 1759.4-87, ГОСТ Р 52627-2006 и действующим ГОСТ Р ИСО 898-1-2011. Подробнее свойства крепежа различных классов прочности представлены на одноименной странице нашего сайта.
Сортамент высокопрочных болтов определен стандартами и чертежами:
Ассортимент не ограничен первым исполнением по ГОСТам, также мы изготавливаем болты с отверстиями 2-го и 3-го исполнений.
Принимаем заказы на высокопрочные болты с длинами стержня или резьбы, не указанной в ГОСТах, или с размерами головок не по стандартам.
Технические требования на нестандартные высокопрочные болты определяются чертежами Заказчика или чертежами СММ, разрабатываемыми по техническому заданию (ТЗ) Заказчика нашими конструкторами.
Лидерство в технологиях производства
Спецмашметиз является одним из пионеров российского рынка высокопрочного крепежа класса 10.9 машиностроительного сортамента.
Высокопрочные болты класса 10.9 диаметров от М12 до М30 мы производим с 2003г, когда их выпускали всего 2-3 малых предприятия в РФ. Лишь через 3-4 года после расширения спроса на этот рынок начали выходить крупные заводы.
Мы не останавливались на достигнутом, и уже в 2008г выпустили первую партию высокопрочных болтов М30 класса 12.9 из стали 40ХН2МА.
Производители высокопрочного крепежа класса 12.9 и сегодня являются редкостью. В основном менеджмент заводов ссылается на плохое качество российского металла, и не рискует экспериментировать.
Инновационная технология управляемого формирования нанозерен стали (УФНЗС), разработанная Спецмашметизом и внедренная в 2012 году, обеспечивает запас прочности до 15% к классу 10.9 при запасе по вязкости до 80% и пластичности до 40%. Запас прочности по классу 12.9 составляет 5-7%.
Однородность механических свойств в партиях в 1,5-2 раза превосходит требования ГОСТ Р ИСО 898-1-2011 (ГОСТ 1759.4-87, ГОСТ Р 52627-2006).
Польза применения высокопрочных болтов
Болты высокопрочные применяются в машиностроении и строительстве для крепления особо нагруженных ответственных деталей. Например, высокопрочный крепеж востребован в грузоподъемном оборудовании (портальные краны, автокраны, кран-балки, погрузчики) и технике (автомобили, экскаваторы, прицепы).
Применение высокопрочного крепежа позволяет уменьшить диаметр болта или шпильки, поскольку высокопрочные болты рассчитаны на более высокие нагрузки. Например, требования к пределу прочности болта класса 10.9 в два раза выше, чем у болта класса 5.8 (1040 МПа против 520 МПа). Минимальная разрушающая нагрузка для болта М20 класса 10.9 составляет 255 кН (26 тонн), а болт М20 класса 12.9 обязан выдерживать 299 кН (30,5 тонн). Для сравнения болт М20 класса 5.8 может разрушиться уже при нагрузке в 127 кН (13 тонн). Отличия по пределу текучести ещё выше (940 МПа против 420 МПа).
Указанные свойства высокопрочного крепежа являются основой для широкого использования в дорожно-строительной технике, автомобильной промышленности, мостостроении. В общем везде, где резьбовое соединение должно выдерживать высокие нагрузки.
Использование высокопрочных болтов снижает металлоемкость конструкции, поскольку кроме снижения массы крепежа конструктор может уменьшить размеры фланцев и габариты оборудования. В конечном итоге может быть уменьшена масса оборудования и техники, что даёт экономический эффект для конструкции в целом.
Металл для изготовления высокопрочного крепежа
Для качественного высокопрочного крепежа в первую очередь важны две составляющие: исходный металл и технология термообработки. При выборе Поставщика необходимо руководствоваться технологичностью металла. Материал должен обладать высокой закаливаемостью и достаточной прокаливаемостью.
Как правило, для изготовления высокопрочных болтов применяются хромистые стали, в частности 40Х. К сожалению, далеко не все металлурги производят прокат 40Х нужной прокаливаемости. Это сложившийся факт.
Кроме того, требования ГОСТ 4543-71 по прокаливаемости стали 40Х — всего 25мм. Для крепежа большего диаметра требуется металл со свойствами лучше стандарта. Либо необходима термообработка, превосходящая традиционную технологию закалки.
Альтернативный вариант — применение более легированных сталей с высокой прокаливаемостью. Например, таких как 40ХН2МА. Однако, высоколегированные стали дороже на 80-100% и менее распростренены. Ожидание поступления подката из 40ХН2МА занимает 5-6 недель, что соответственно увеличивает производственный цикл высокопрочного крепежа.
Закупка материала для изготовления высокопрочных болтов с металлобазы — это с большой вероятностью путь к браку. Во-первых, металлобаза, работая с несколькими меткомбинатами, выбирает поставщиков по ценовому фактору. Во-вторых, менеджер вряд ли может гарантировать отгрузку именно того металла, на который вышлет сертификат.
За минувшие годы мы поработали с сырьем разных производителей (более 10-15 комбинатов), и предпочитаем закупать металл напрямую у проверенных заводов. На наш взгляд, для изготовления высокопрочного крепежа подходит металл лишь двух-трех российских производителей.
Инновации в производстве высокопрочных болтов
Бренд Спецмашметиз позиционируется, как производитель высокого качества. Для сохранения лидерства по качеству мы развиваем производство, отслеживаем тенденции рынка технологий. В частности для улучшения качества высокопрочного крепежа в 2009-2011 гг инженерной службой СММ разработан проект модернизации термического цеха.
Инновационные решения в термообработке, внедренные в 2012г, обеспечили стабильный запас прочности до 10-15% по классу 10.9 в диаметрах до М30 (сверхпрочность). Диапазон применения 40Х для болтов 10.9 был расширен до М36, а стали 40ХН2МА — до М48.
В последние годы в материаловедении набирает популярность вопрос хладостойкости высокопрочного крепежа. Обсуждается вопрос внедрения в ГОСТы требований по испытаниям высокопрочного крепежа при отрицательных температурах.
Необходимость учета фактора хрупкого разрушения обусловлена российским климатом, и в частности наметившимся освоением арктических территорий.
Спецмашметиз с 2013 года производит высокопрочные болты для Арктики. По требованиям Заказчика мы проводим механические испытания при температурах -60ºС и -70ºС, которые показывают запас вязкости до 60%.
Развитая технология Спецмашметиз позволяет нивелировать проблемы исходного сырья, а с учетом селектирования закупок обеспечивает стабильное качество продукции с превышением требований действующих стандартов.
Примеры условного обозначения высокопрочного крепежа и размеры высокопрочного крепежа по ГОСТ
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:
Обозначение высокопрочного болта на чертеже
rostfrei.ru
Россия, Санкт-Петербург
Выборгская набережная 55
+7(812)975-08-02
+7(812)336-55-39
+7(812)336-55-40
Обозначения, класс прочности и расчет нагрузок для болтов
Эта статья впервые опубликована на rostfrei.ru в марте 2007 года.
Немного дополнялась, но растащена по Рунету многократно.
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/ мм2
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, то предел ее прочности больше предела текучести. Напротив, нож скорей всего сломается при определенном усилии. Его предел прочности равен 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».
Вот тут есть небольшой ролик с испытанием болтов на разрыв, наглядно демонстрирующий протекающие процессы.
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%
Отечественный ГОСТ 1759.4-87 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ не уделяет внимания вообще расчету нагрузок для нержавеющего крепежа, а также не указывает явно, какой размер резьбы d, d2 или d3 принимается в расчет. В результате сравнения значений из ГОСТа и таблицы размеров метрической резьбы из справочника фирмы FABORY , становится ясно, что это d2 – pitch diameter.
При расчетах болтового соединения для заданной нагрузки используют коэффициент 1/2, а лучше 1/3 от предела текучести. Иногда его называют Коэффициентом 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: ОКРУГЛ( (8*8*10)*89,87 ;0) = 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.
Сравнительная таблица расчетных * данных нагрузок **
для болтов из углеродистой и из нержавеющей стали.
* Указаны приблизительные значения рабочей нагрузки, как 1/20 от максимальной в Ньютонах
с округлением до 10 в меньшую сторону.
** Расчетные данные рабочих нагрузок приведены в ознакомительных целях и не являются официальными данными.
В сокращенном виде этот материал изложен на последней странице крепежного каталога.
Дополнительные таблицы, сделанные еще перед выходом статьи в 2008 году и добавленные 21.09.2011 спустя почти четыре года. Добавлены сведения для нержавейки A2-50 и высокопрочных ST-10.9. Коэффициент запаса равен двум. Можно перестраховаться и смело делить на тридцать нагрузку в Ньютонах. Кстати, на такелаже именно так и делают, только делят нагрузку на сорок, т.е. принимают запас равным четырем.
- PDF ROSTFREI.ru-FABORY SCREW THREADS.pdf
- PDF ROSTFREI.ru-ГОСТ 1759.4-87 МЕХ.СВОЙСТВА И ИСПЫТАНИЯ.pdf
Справочник
- Обозначения, класс прочности и расчет нагрузок для болтов
- Нержавеющая сталь
- DIN-ГОСТ-ISO таблица соответствий по нержавеющему крепежу
- Металлы в морской среде
- Виды болтов и гаек. История создания. Технология производства. Стандарты
- Отвертки
- Крепеж свыше 12 мм не подлежит сертификации
- Ссылки
Высокопрочные болты ГОСТ 22353—77 и ГОСТ Р 52644—2006. Сравнение
В качестве сырья для производства болтов, характеризующихся высокой прочностью, используется легированная сталь, в которой углерода содержится не больше 0,4%. Технологии изготовления – высадка холодная либо горячая. Для нанесения резьбы применяется автоматическое оборудование. Антикоррозионные свойства обеспечиваются тем, что болты проходят в высокотемпературных печах процедуру термической обработки.
Параметры болтов по ГОСТ 22353-77
Нормы данного стандарта распространяются на болты, произведенные в соответствии с требованиями класса точности « B ».
Это означает, что размещаются такие крепежные детали в отверстия с диаметром, превышающим величину данной характеристики самих болтов на один-полтора миллиметра. Обозначается такой класс точности буквой « B », и его принято называть «нормальным». Исполнение болта по ГОСТу 22353-77 представлено на рисунке.
Конструктивная особенность этого крепежа обозначена в самом стандарте. Действие данного нормативного документа распространяется на болты, не только характеризующиеся высокой прочностью, но имеющие, к тому же, увеличенную головку шестигранной конфигурации. Под ней может располагаться небольшой выступ.
Материал изготовления
В качестве сырья для изготовления высокопрочных болтов по ГОСТу22353-77 обычно используется легированная конструкционная сталь 40 X , содержащая хром (до 1,1%) и углерод (не более 0,44%). Нужная прочность достигается финишной закалкой в масле. Кроме того, допускается применять такие стали:
- высококачественная легированная конструкционная марки 30 X 2 H МФ A ;
- легированная конструкционная марки30Х3МФ
Применение таких сталей позволяет получить конечный продукт с более высоким показателем прочности. При этом следует знать одну особенность. Формулируется она так: прочность находится в обратно пропорциональной зависимости от диаметра резьбы. Иными словами, чем болт толще, тем больше сказывается на его целостности воздействие внешних факторов. Причем эта закономерность имеете место для любой применяемой марки стали.
Технические характеристики высокопрочных болтов по ГОСТ 22353-77
Предприятия-производители таких крепежных элементов должны соблюдать значения их параметров, указанные в таблице.