Маркировка гаек и болтов
Размеры крепежа
По многим причинам изготовители автомобилей все шире и шире применяют метрический крепеж. Однако, важно знать разницу между используемым иногда стандартным (называемым также американским, или стандарта SAE) и более универсальным в системе мер метрическим крепежом, так как, несмотря на внешнюю схожесть, они не являются взаимозаменяемыми.
Все болты, как стандартные, так и метрические, классифицируются по диаметру, шагу резьбы и длине. Например, стандартный болт 1/2 — 13 х 1 имеет пол дюйма в диаметре, 13 витков резьбы на один дюйм и длину 1 дюйм. Метрический болт М12 — 1.75 х 25 имеет диаметр 12 мм, шаг резьбы 1.75 мм (расстояние между соседними витками) и длину 25 мм. Оба болта внешне практически идентичны, однако не являются взаимозаменяемыми.
В дополнение к перечисленным признакам как метрические, так и стандартные болты могут быть идентифицированы путем осмотра головки. Для начала, расстояние между лысками головки метрического болта измеряется в мм, тогда как у стандартного — в дюймах (то же справедливо и для гаек). Как следствие, стандартный гаечный ключ не годится для использования с метрическим крепежом, и наоборот. Кроме того, на головках большей части стандартных болтов обычно имеются радиальные зарубки, определяющие максимальное допустимое усилие затягивания болта (степень прочности). Чем больше количество зарубок, тем выше допустимое усилие (на автомобилях обычно применяются болты со степенью прочности от 0 до 5). Класс прочности метрических болтов определяется цифровым кодом. Цифры кода обычно отливаются, как и для стандартных, на головке болта (на автомобилях обычно применяются болты классов прочности 8.8, 9.8, и 10.9).
Маркировка класса прочности болтов (вверху — стандартные /SAE/USS, внизу — метрические)
1 – Класс прочности 1 или 2
2 – Класс прочности 5
3 – Класс прочности 8
4 – Маркировка класса прочности метрических болтов
Размеры/маркировка класса прочности стандартных (SAE и USS) болтов
G — маркировка класса прочности
T — шаг резьбы (количество витков
на дюйм)
D — номинальный диаметр (в дюймах)
Размеры/маркировка класса прочности метрических болтов
P — класс прочности
T — шаг резьбы (расстояние между соседними витками в мм)
D — номинальный диаметр (в мм)
Также по меткам класса прочности стандартные гайки могут быть отличены от метрических. Для идентификации прочности стандартных гаек применяются точечные метки, проштамповываемые на одной из торцевых поверхностей гайки, в то время как маркировка метрических гаек производится с помощью опять-таки цифр. Чем больше количество точек, или чем выше значение цифрового кода, тем выше допустимое усилие затягивания гайки.
Маркировка класса прочности стандартных шестигранных гаек
Шестигранная гайка.
Класс прочности 5
Идентификация класса: Три точки
Шестигранная гайка.
Класс прочности 8
Идентификация класса: Шесть точек
Маркировка класса прочности метрических шестигранных гаек
Шестигранная гайка.
Класс прочности 9
Идентификация класса: Арабская 9
Шестигранная гайка.
Класс прочности 10
Идентификация класса: Арабская 10
Торцы метрических шпилек также маркируются в соответствии с классом их прочности. Крупные шпильки маркируются цифровым кодом, тогда как на более мелкие наносится маркировка в виде геометрической фигуры.
Маркировка класса прочности метрических шпилек
1 ЗНАК — Класс прочности 10.9
2 ЗНАК — Класс прочности 9.8
3 ЗНАК — Класс прочности 8.8
Следует заметить, что значительная часть крепежа, в особенности класса прочности от 0 до 2, вообще не маркируется. В этом случае единственным способом отличия стандартного крепежа от метрического является измерение шага резьбы, или сравнивание резьбы с однозначно идентифицированной.
Стандартный крепеж часто называют также, в противоположность метрическому, крепежом стандарта SAE, однако, следует помнить, что под классификацию SAE попадает лишь мелкий крепеж. Крупный крепеж с неметрической резьбой является крепежом американского стандарта (USS).
Так как крепеж одного и того же геометрического размера (как стандартный, так и метрический) может иметь различные классы прочности, при замене на автомобиле болтов, гаек и шпилек следует уделять внимание соответствию класса прочности устанавливаемого нового крепежа классу прочности старого.
Что вы знаете о болтах?
ОБОЗНАЧЕНИЯ, КЛАСС ПРОЧНОСТИ И РАСЧЕТ НАГРУЗОК ДЛЯ БОЛТОВ
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».
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.
Классы прочности болтов по ГОСТу: особенности и маркировка
Содержание
Подъемный кран упал и раздавил мужчину. Рухнул мост с автомобилями. Внезапно перевернулся КамАЗ… Неутешительные новости о трагедиях появляются регулярно. Причины разные: халатность, невнимательность, безответственность. А еще одна из причин – проблемы с болтовыми соединениями. Казалось бы, такая мелочь! А ведь на болтах в буквальном смысле держится все: они несут вибрационные, весовые и динамические нагрузки. В этой статье мы поговорим о том, какие типы болтов бывают, как узнать класс прочности болта и как читается маркировка.
Типы болтов
У этих метизов есть несколько классификаций по разным параметрам. Например, в зависимости от формы головки они бывают универсальные (с шестигранной головкой), анкерные, рым-болты и др. По форме стержня крепеж тоже различается: резьба наносится на весь стержень или занимает только часть. Сама резьба в соответствии с ГОСТ 27017-86 может быть метрической, шурупной, самонарезающей или конической.
В зависимости от назначения болты делятся на несколько видов: лемешные для сельскохозяйственной техники; мебельные, с гладкой ровной головкой, которая не выступает на поверхности мебели; дорожные для монтажа ограждений и фиксации металлических, деревянных или пластиковых конструкций; машиностроительные для соединения запчастей транспортных средств, обладают особой прочностью и стойкостью к изменениям от воздействия агрессивной внешней среды; фундаментные служат для крепления оборудования к фундаменту, имеют специальную форму головки; путевые соединяют части рельс.
Обратите внимание! Не существует универсальных болтов, которые подойдут для любой задачи. Для каждой нужно выбирать крепеж в соответствии с его классом прочности. Именно класс прочности болта влияет на безопасность конструкций, разрушение которых может привести к гибели людей.
Класс прочности – это наиболее важная характеристика для крепежа. Определяет устойчивость болтов к механическим воздействиям и показывает предел прочности на разрыв. Остановимся на ней подробнее.
Классы прочности
В ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78) можно найти обозначение класса прочности болтов. Характеристика зависит от множества факторов, например, от стали, из которой выполнен болт, и от того, была ли термообработка материала. Приведем список классов прочности и их основные параметры.
Классы от 3.6 до 6.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: нет
Класс 8.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 9.8
Материал: углеродистая сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 425 °С
Класс 10.9
Материал: углеродистая или легированная сталь
Возможные добавки: бор, марганец, хром
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 340 или 425 °С
Класс 12.9
Материал: легированная сталь
Возможные добавки: нет
Термическая обработка: закалка и отпуск при температуре 380 °С
Чем легированная сталь отличается от углеродистой? Тем, что в ней содержится молибден, титан, вольфрам или другие добавки. Они улучшают эксплуатационные характеристики, увеличивают твердость, плотность и термостойкость материала.
Часто болты покрывают другим материалом для улучшения их свойств:
Что такое термическая обработка стали и зачем она нужна? Это технологический процесс изменения структуры материала, в результате которого повышается предел выносливости стали, увеличивается прочность и износостойкость самого крепежа.
Обратите внимание! Классы прочности могут маркироваться как с точкой, например 3.6, так и без нее, например 36.
Механические свойства
Чтобы правильно подобрать крепеж, нужно не только ориентироваться на класс прочности, но и знать, какие характеристики за ним скрываются. От этого зависит назначение метиза. Например, болты низкой прочности класса до 6.6 подойдут для монтажа козырька надо крыльцом. Класс прочности высокопрочных болтов – от 6.6 до 12.9. Их используют при строительстве кранов, мостов, зданий, транспорта, железнодорожных путей. Это же значение определяет, может ли на крепеж прилагаться несущая силовая нагрузка.
В таблице ниже мы приведем класс прочности болтов. Расшифровка терминов до таблицы поможет вам сориентироваться в свойствах крепежа по ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78).
Механические свойства болтов в зависимости от класса прочности
| Класс прочности | Временное сопротивление, МПа | Твердость по Виккерсу, HV | Предел текучести, МПа |
| 3.6 | 300 – 330 | 95 – 250 | 180 – 190 |
| 4.6 | 400 – 400 | 120 – 250 | 240 |
| 4.8 | 400 – 420 | 130 – 250 | 320 – 340 |
| 5.6 | 500 | 155 – 250 | 300 |
| 5.8 | 500 – 520 | 160 – 250 | 400 – 420 |
| 6.6 | 600 | 190 – 250 | 360 – 480 |
| 6.8 | 600 | 190 – 250 | 640 |
| 8.8 | 800 – 830 | 250 – 335 | 640 – 660 |
| 9.8 | 900 | 290 – 360 | 720 |
| 10.9 | 1000 – 1040 | 320 – 380 | 900 – 940 |
| 12.9 | 1200 – 1220 | 385 – 435 | 1080 – 1100 |
Зная класс прочности, можно рассчитать среднее временное сопротивление самостоятельно. Для этого умножьте первую цифру класса прочности на 100. Например, для болта 6.6 это значение будет 600. Также можно рассчитать предел текучести, умножив временное сопротивление на вторую цифру класса прочности и поделив полученный результат на 10. Для того же болта 6.6 это будет выглядеть так: 600×6÷10 = 360.
Маркировка
В соответствии с ГОСТ 1759.0-87 (СТ СЭВ 4203-83) на каждый болт ставится знак класса прочности и клеймо изготовителя. В зависимости от размера болта их наносят на торцевую или боковую поверхность головки. Также производитель может указать дополнительные характеристики крепежа. Пример показан на рисунке.
1 (буква D) – клеймо или товарный знак изготовителя.
2 (11.14) – числовое значение указывает на номер плавки.
3 (10.9) – класс прочности шестигранных болтов. Если не указан, значит, он меньше 6.
4 (S) – болт имеет шестигранную головку, которая превышает стандартный размер.
Обратите внимание! В статье приводится маркировка болтов по ГОСТ. Существуют международные стандарты, например DIN или ISO. Не стоит пугаться, если на крепеж нанесены другие обозначения.
Надеемся, наша шпаргалка и таблица классов прочности болтов поможет вам с выбором. Подобрать крепеж можно на этой странице. Если остались вопросы, звоните нашему менеджеру – он вас проконсультирует.
