Классы прочности болтов: маркировка, классификация, ГОСТ 7798-70. Сталь для болтов

Расчет нагрузки на болт

Маркировка головки болта обычно содержит следующие данные:

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.

Примеры текучести материала

Примером может послужить обычная кухонная вилка. Изогнув её в одном направлении, можно получить совершенно другой предмет, значит нарушилась ее текучесть, что привело к деформации. Материал при этом только деформировался, но не сломался, что свидетельствует о большой степени упругости стали. Вывод: максимальная прочность намного выше текучести.

Другое кухонное оборудование, например нож, сломается при попытках изменить его форму. Вывод: у ножа одинаковая сила текучести и прочности, такое изделие можно назвать хрупким, несмотря на то, что оно изготовлено из стали.

Аналогичным практическим примером может послужить вкручивание гайки: сам болт увеличивает длину только после определенного действия над ним. При неблагоприятном исходе эксперимента может состояться срыв резьбы на креплении.

Можно просмотреть тематический ролик, который покажет способ испытания болтов.

Процент удлинения – это среднестатистический показатель, который демонстрирует длину деформированной детали еще до начало поломки. Образно, можно называть такого рода болты гибкими, имея ввиду именно способность к удлинению.

Техническая терминология на этот счет довольно простая: относительное удлинение – это не что иное, как процент увеличения образца по сравнению с первоначальным размером.

Классы прочности шпилек резьбовых

В современной промышленности болты, гайки и шпильки в основном изготавливаются из углеродистых сталей. В зависимости от типа производства продукции и обработки изделий из одной и той же марки возможно получать крепеж различного класса прочности. Так, например, из конструкционной стали марки 35 можно получить метизы следующих классов прочности:

  • 5.6 – при изготовлении метиза на токарном / токарно-фрезерном станке;
  • Прочности 6.8 можно добиться путем выштамповывания изделия на прессе;
  • До класса 8.8 можно довести метиз, если после объемной прессовки провести процедуру термической закалки.

Изготовление штанги на токарном станке Общепринятый ряд прочностей включает в себя 11 классов и выглядит так: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 (он также соотносится с прочностными категориями гаек, болтов и некоторых других метизделий).

Если принять во внимание, что первая цифра класса точности индицирует ≈ 1% от предела прочности на растяжение, а вторая ≈ 10% от величины, с которой предел текучести (начало пластической деформации) относится к пределу прочности на растяжение, то понятно, что не все марки стали / сплавов и не все типы обработки будут точно соответствовать общепринятому ряду прочностей.

Укажем в таблице рекомендуемые нормативами – (но не строго обязательные) – марки углеродистых сталей и соответствующие им прочностные классы, а также показатели твердости по Бринеллю. Таблица: прочностные классы шпилек, марки сталей и твердость по Бринеллю (ГОСТ 9012-59) 

Класс прочности<o>

Марка стали<o>

Твердость (HB)<o>

3.6<o>

Ст. 3, 5 (сп / кп)<o>

от 100 до 240<o>

4.6<o>

Ст. 5, 10<o>

от 110 до 240<o>

4.8<o>

Ст. 10<o>

от 120 до 240<o>

5.6<o>

Ст. 35<o>

от 150 до 240<o>

5.8<o>

Ст. 10, 20 (кп / сп)<o>

от 150 до 240<o>

6.6<o>

Ст. 35, 45<o>

от 180 до 240<o>

6.8<o>

Ст. 10, 20<o>

от 180 до 240<o>

8.8<o>

Ст. 35(Х), 40(Х), 20Г2Р<o>

от 240 до 300<o>

9.8<o>

Ст. 35, 45, 40Х, 30/35 ХГСА<o>

от 280 до 340<o>

10.9<o>

Ст. 40, 45(Г), 40Х, 30/35 ХГСА<o>

от 305 до 360<o>

12.9<o>

Ст. 30/35 ХГСА, 40ХНМА<o>

от 360 до 410<o>

Важность правильного выбора крепежа

Болты, выпускаемые современной промышленностью, могут значительно отличаться по классам своей прочности, что зависит преимущественно от марки стали, которая была использована для их изготовления. Именно поэтому выбирать болты, соответствующие тому или иному классу, следует исходя из того, для решения каких задач их планируется использовать.

К примеру, для соединения элементов легкой ненагруженной конструкции подойдут болты более низкого класса прочности, а для крепления ответственных конструкций, эксплуатирующихся под значительными нагрузками, необходимы высокопрочные изделия. Наиболее примечательными из таких конструкций являются башенные и козловые краны, соответственно, болты, отличающиеся самой высокой прочностью, стали называть «крановыми». Характеристики таких крепежных элементов, используемых для соединения элементов самых ответственных конструкций, регламентируются требованиями ГОСТ 7817-70. Такие болты делают из высокопрочных сортов стали, что также оговаривается в нормативном документе.

Крепежные элементы, как известно, бывают нескольких видов: болты, гайки, винты, шпильки. Каждое из таких изделий имеет свое назначение. Для их изготовления используются стали разных классов прочности. Соответственно, будет различаться и маркировка болтов, а также крепежных элементов других типов.

Твердость материала

Твёрдость по Бринеллю – это характеристика, которая позволяет определить твёрдость материала.

Крепежи из нержавеющий стали тоже оснащены специальной маркировкой на верхушке крепления.

Вид стали А2 или А4 и предел прочности – 50, 70, 80, примеры: А2-70, А4-80. На крепления, которые имеют четко выраженную резьбу, наноситься цветная маркировка для A2 – зеленым цветом, для A4 – красным. Значение для предела текучести не указывается.

Например, значение 70 – самое стандартное и демонстрирует максимальную прочность крепежа из нержавеющей стали.

Максимальная текучесть для нержавеющих метизов, часто лишь справочное значение.

Текучесть в данном случае будет составлять 250 Н/мм2 для A2-70 и около 300 Н/мм2 для A4-80.

Приблизительное увеличение при этом будет не больше чем 40%. Иными словами, данный вид стали отменно меняет форму перед тем, как произойдёт непоправимая деформация.

Старые отечественные методы измерения по ГОСТ-у не позволяли уделить должное внимание максимально допустимым нагрузкам на болты, поэтому выпускаемые метизы были значительно ниже по качеству относительно современных.

Пример, чтобы максимально точно рассчитать нагрузку на материал, используя классификацию прочности:

Крепление М12 с прочностью 8.8 размером d2 = 10,7мм и максимально продолжительностью сечения 89,87мм2. В этом случае максимально допустимая степень нагрузки будет: (8*8*10)*89,87 ;0) = 57520 Ньютон.

Таблица нагрузок для болтов из углеродистой и из нержавеющей стали.

  ST-4.6 ST-8.8 А2-70 А4-80
РЕЗЬБА d2, мм Площадь по 62, тт2 Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг
М1 0,8 0,5 121 322 10 126 151
М2 1,7 2,27 544 20 1 452 70 567 20 681 30
М3 2,6 5,31 1 274 60 3 396 160 1 327 60 1 592 70
М4 3,5 9,62 2 308 110 6 154 300 2 404 120 2 885 140
М5 4,4 15,2 3 647 180 9 726 480 3 799 180 4 559 220
М6 5,3 22,05 5 292 260 14 112 700 5 513 270 6 615 330
М8 7,1 39,57 9 497 470 25 326 1 260 9 893 490 11 872 590
М10 8,9 62,18 14 923 740 39 795 1 980 15 545 770 18 654 930
М12 10,7 89,87 21 570 1 070 57 520 2 870 22 469 1 120 26 962 1 340
М14 12,6 124,63 29 910 1 490 79 761 3 980 31 157 1 550 37 388 1 860
М16 14,6 167,33 40159 2 000 107 092 5 350 41 833 2 090 50199 2 500
М20 18,3 262,89 63 093 3 150 168 249 8 410 65 722 3 280 78 867 3 940
М24 21,9 376,49 90 359 4 510 240 956 12 040 94 123 4 700 112 948 5 640
М27 24,9 486,71 116 810 5 840 311 493 15 570 121 677 6 080 146 012 7 300
М30 27,6 597,98 143 516 7170 382 708 19130 149 495 7 470 179 394 8 960

Вашему вниманию представлена дополненная таблица максимальных нагрузок на нержавеющие материалы и высокопрочные соединения.

Чтобы дополнительно быть уверенным в безопасности нагрузки, можно без зазрения совести разделять нагрузку в Ньютонах на тридцать.

Нержавейка А2-50
РЕЗЬБА d2, мм Площадь d2, мм2 Предел текучести, МПа Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг
М1 0,8 0,50 200 100
М2 1.7 2,27 200 454 20
М3 2,6 5,31 200 1 061 50
М4 3,5 9,62 200 1 923 90
М5 4,4 15,20 200 3 040 150
Мб 5,3 22,05 200 4 410 220
М8 7,1 39,57 200 7 914 390
М10 8,9 62,18 200 12 436 620
М12 10,7 89,87 200 17 975 890
М14 12,6 124,63 200 24 925 1 240
М16 14,6 167,33 200 33 466 1 670
М20 18,3 262,89 200 52 578 2 620
М24 21,9 376,49 200 75 299 3 760
М27 24,9 486,71 200 97 342 4 860
МЗО 27,6 597,98 200 119 596 5 970
Нержавейка А2-70
РЕЗЬБА 62,мм Площадь d2, мм2 Предел текучести, МПа Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг
М1 0,8 0,50 250 126
М2 1,7 2,27 250 567 20
М3 2,6 5,31 250 1 327 60
М4 3,5 9,62 250 2 404 120
М5 4,4 15,20 250 3 799 180
Мб 5,3 22,05 250 5 513 270
М8 7,1 39,57 250 9 893 490
М10 8,9 62,18 250 15 545 770
М12 10,7 89,87 250 22 469 1 120
М14 12,6 124,63 250 31 157 1 550
М16 14,6 167,33 250 41 833 2 090
М20 18,3 262,89 250 65 722 3 280
М24 21,9 376,49 250 94 123 4 700
М27 24,9 486,71 250 121 677 6 080
МЗО 27,6 597,98 250 149 495 7 470
Нержавейка А4-80
РЕЗЬБА 12, мм Площадь d2, мм2 Предел текучести, МПа Макс. нагрузка, Ньютон Рабочая нагрузка, кг
М 1 0,8 0,50 300 151
М2 1,7 2,27 300 681 30
М3 2,6 5,31 300 1 592 70
М 4 3,5 9,62 300 2 885 140
М 5 4,4 15,20 300 4 559 220
Мб 5,3 22,05 300 6 615 330
М 8 7,1 39,57 300 11 872 590
М10 8,9 62,18 300 18 654 930
М12 10,7 89,87 300 26 962 1 340
М14 12,6 124,63 300 37 388 1 860
М16 14,6 167,33 300 50199 2 500
М20 18,3 262,89 300 78 867 3 940
М24 21,9 376,49 300 112 948 5 640
М27 24,9 486,71 300 146 012 7 300
МЗО 27,6 597,98 300 179 394 8 960

Шпилька резьбовая как незаменимый тип крепежного элемента

Производитель крепежа «ИжснабМетиз» с теплом приветствует посетителей своего официального сайта и предлагает к рассмотрению, изготовлению и поставке такой продукт как штанга или шпилька резьбоваяrod-1.jpg

Исполнение с резьбой на обоих концах

Мы более 20 лет профессионально вовлечены в проектирование и производство высококачественного крепежа и метизов, которые сегодня на постоянной основе востребованы на более чем 100 предприятиях России, СНГ и ближнего зарубежья.

Задайте вопрос или запросите стоимость продукции

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий