Что представляет собой болт?
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 ГОСТ 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 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.
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.
Вес болтов М20 класс прочности 8.8 ГОСТ 7798, 7805, DIN 931, 933
Длины и весовые соотношения для расчета требуемого количества болта М20 8.8 (теоретическая масса указана согласно ГОСТ 7805-70, 7798-70):
Болт М20х25 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1364 кг;
Болт М20х30 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1479 кг;
Болт М20х35 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1594 кг;
Болт М20х40 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1709 кг;
Болт М20х45 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1794 кг;
Болт М20х50 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1906 кг;
Болт М20х55 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2037 кг;
Болт М20х60 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2160 кг;
Болт М20х65 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2284 кг;
Болт М20х70 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2407 кг;
Болт М20х75 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2530 кг;
Болт М20х80 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2650 кг;
Болт М20х85 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2808 кг;
Болт М20х90 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2932 кг;
Болт М20х95 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3055 кг;
Болт М20х100 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3178 кг;
Болт М20х110 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3425 кг;
Болт М20х120 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3672 кг;
Болт М20х130 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3919 кг;
Болт М20х140 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4166 кг;
Болт М20х150 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4412 кг;
Болт М20х160 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4659 кг;
Болт М20х170 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4906 кг;
Болт М20х180 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,5153 кг;
Болт М20х200 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,5646 кг;
Болт М20х220 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,6140 кг;
Болт М20х240 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,6634 кг;
Болт М20х260 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,7127 кг;
Болт М20х280 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,7621 кг;
Болт М20х300 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,8114 кг.
Характеристики
Производитель Дружковский метизный завод
Страна производитель Украина
Назначение болта Машиностроительный
Форма болта С шестигранной головкой и неполной резьбой
Материал болта Сталь
Класс прочности 8.8
Метрическая резьба, М 20.0 (мм)
Шаг резьбы 2.5 (мм)
Диаметр головки 33.5 (мм)
Высота головки 12.5 (мм)
Ширина головки 30.0 (мм)
Размер под ключ 30.0 (мм)
Гарантийный срок 12 (мес)
Дополнительные характеристики
Форма болта С шестигранной головкой полной и неполной резьбой
Размер под ключ (мм) 30
Сталь конструкционная углеродистая качественная
Сталь конструкционная легированная
Наличие гайки на складе Да
Наличие шайбы на складе Да
Наличие сертификата качества Да
Степень выносливости.
Маркируется только левая резьба против часовой стрелки. Правая никак не обозначается.
Винт можно отличить от болта именно за отсутствие шлицев.
Чтобы распознать изделия из углеродистой стали стоит обратить внимание на особые обозначения — прочность болтов: 8.8, 10.9, 12.9 и другие.
Это значит, что данный вид креплений отличается высокой степенью выносливости металла.
Первое обозначение – это 1/100 от общей прочности, которая измеряется в МПа.
В том варианте, когда 8.8 первая 8 обозначает 8 х 100 = 800 МПа = 800 Н/мм2 = 80 кгс/мм2.
Следующая цифра будет обозначать текучесть по отношению к прочности. Она насчитывается как 8 х 8 х 10 = 640 Н/мм2.
Текучесть материала
Практическое значение текучести иногда незаслуженно недооценивается.
Именно этот параметр определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать метиз.
Чтобы максимально точно определить нагрузку стоит понимать значение специальной терминологии:
Предел прочности на разрыв – это максимальная нагрузка, увеличение которой приводит к полному разрушению, то есть к напряжению, которое разрушает.
Предел текучести – это вид нагрузки, при увеличении которой происходит деформация, не поддающаяся исправлениям.
Примеры текучести материала
Примером может послужить обычная кухонная вилка. Изогнув ее 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 великой степени упругости стали.
Вывод: максимальная прочность намного выше текучести, что продемонстрировано на примере.
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. Тогда уже можно сказать, что резьба сошла.
Можно просмотреть тематический ролик, который покажет способ испытания болтов.
Процент удлинения — это среднестатистический показатель, который демонстрирует длину деформированной детали еще до начало поломки. Новички могут 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.
Отличия болт ГОСТ 7805-70 от болт ГОСТ 7798-70
Метрический крепёж (в который входят болты, гайки, винты, шайбы) является составной частью крепёжных изделий. Болты с шестигранной головкой имеют ГОСТы 7805-70 и 7798-70. При этом существует 4 варианта их исполнения, а также разные классы точности.
Болт против болт Болты, изготовленные по ГОСТам 7805-70 и 7798-70 1-го и 4-го исполнения не содержат отверстий. В болтах исполнения 2 и 3 имеются сквозные отверстия, как в резьбовой части стержня, так и в головке. ГОСТы предписывают следующие параметры и конструкцию болтов: диаметры стержней, диаметр резьбы, диаметры отверстий в болтах, а также размеры «под ключ». Болты отечественного производства подразделяются на классы точности:
Класс А – повышенный класс точности.
Класс В – нормальная точность.
Класс С – грубая точность.
ГОСТы 7805-70 и 7798-70 распространяются только на болты, которые имеют класс точности А или В.
ГОСТ 7805-70 описывает болты класса точности А, имеющие диаметр резьбы до 48 мм. Так, по данному стандарту болт исполнения 2 имеет одно отверстие в резьбовой части стержня. При этом размер диаметра отверстия варьируется, начиная с 1.0, 1.2 … и т.д. до 8.0 мм. Болт исполнения 3 того же стандарта имеет радиальное отверстие различных диаметров: 1.0, 1.2, 2.0, … 5.0 мм. При диаметрах резьбы от 36 мм до 48 мм выпускают болты с резьбой с шагом 2 мм. ГОСТ 7805-70 предписывает изготавливать болты из нержавеющей аустенитной стали (марки А2 и А4 с классами прочности 50, 70 и 80) и из углеродистой стали. При этом рекомендуется изготавливать изделия с прочностью класса 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8 или 10.9.
Болты с классом точности В и размером диаметра резьбы от 6 мм до 48 мм описывает ГОСТ 7798-70. Как и в предыдущем стандарте болты исполнения 2 имеют одно отверстие в резьбовой части стержня, однако согласно ГОСТ 7798 -70 диапазон размеров диаметров более узкий: 1.6, 2.0, 2.5,…, 8.0 мм.
Болты исполнения 3 имеют три радиальных отверстия в головке с диапазоном диаметра от 2 до 5 мм. Болты производятся из углеродистой стали, которая имеет класс прочности 4.8, 5.8, 8.8 или 10.9).
Болты в ГОСТах 7805-70 и 7798-70 отличаются по классам точности и диапазонам диаметров и длин. Основная разница между ними в том, что ГОСТ 7805 распространяется только на болты, имеющие класс точности A, а ГОСТ 7798 – на болты класса точности B. В большинстве сборочных производств заводов на текущий момент хватает нормальной точности болтов, поэтому болт ГОСТ 7798-70 более востребован и популярен, к тому же он немного дешевле обходится при его изготовлении.
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 ГОСТ 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 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.
Вес болтов М20 класс прочности 8.8 ГОСТ 7798, 7805, DIN 931, 933
Длины и весовые соотношения для расчета требуемого количества болта М20 8.8 (теоретическая масса указана согласно ГОСТ 7805-70, 7798-70):
Болт М20х25 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1364 кг;
Болт М20х30 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1479 кг;
Болт М20х35 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1594 кг;
Болт М20х40 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1709 кг;
Болт М20х45 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1794 кг;
Болт М20х50 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,1906 кг;
Болт М20х55 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2037 кг;
Болт М20х60 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2160 кг;
Болт М20х65 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2284 кг;
Болт М20х70 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2407 кг;
Болт М20х75 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2530 кг;
Болт М20х80 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2650 кг;
Болт М20х85 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2808 кг;
Болт М20х90 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,2932 кг;
Болт М20х95 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3055 кг;
Болт М20х100 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3178 кг;
Болт М20х110 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3425 кг;
Болт М20х120 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3672 кг;
Болт М20х130 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,3919 кг;
Болт М20х140 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4166 кг;
Болт М20х150 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4412 кг;
Болт М20х160 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4659 кг;
Болт М20х170 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,4906 кг;
Болт М20х180 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,5153 кг;
Болт М20х200 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,5646 кг;
Болт М20х220 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,6140 кг;
Болт М20х240 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,6634 кг;
Болт М20х260 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,7127 кг;
Болт М20х280 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,7621 кг;
Болт М20х300 класс прочности 8.8, вес одного болта 0,8114 кг.
Характеристики
Производитель Дружковский метизный завод
Страна производитель Украина
Назначение болта Машиностроительный
Форма болта С шестигранной головкой и неполной резьбой
Материал болта Сталь
Класс прочности 8.8
Метрическая резьба, М 20.0 (мм)
Шаг резьбы 2.5 (мм)
Диаметр головки 33.5 (мм)
Высота головки 12.5 (мм)
Ширина головки 30.0 (мм)
Размер под ключ 30.0 (мм)
Гарантийный срок 12 (мес)
Дополнительные характеристики
Форма болта С шестигранной головкой полной и неполной резьбой
Размер под ключ (мм) 30
Сталь конструкционная углеродистая качественная
Сталь конструкционная легированная
Наличие гайки на складе Да
Наличие шайбы на складе Да
Наличие сертификата качества Да
Прочность болтов и на что она влияет?
Рассчет нагрузки на болт Головка болта имеет следующие маркировки: Обозначение изготавливающего завода (JX, THE, L, WT, и др.)
Степень выносливости.
Маркируется только левая резьба против часовой стрелки. Правая никак не обозначается.
Винт можно отличить от болта именно за отсутствие шлицев.
Чтобы распознать изделия из углеродистой стали стоит обратить внимание на особые обозначения — прочность болтов: 8.8, 10.9, 12.9 и другие.
Это значит, что данный вид креплений отличается высокой степенью выносливости металла.
Первое обозначение – это 1/100 от общей прочности, которая измеряется в МПа.
В том варианте, когда 8.8 первая 8 обозначает 8 х 100 = 800 МПа = 800 Н/мм2 = 80 кгс/мм2.
Следующая цифра будет обозначать текучесть по отношению к прочности. Она насчитывается как 8 х 8 х 10 = 640 Н/мм2.
Текучесть материала
Практическое значение текучести иногда незаслуженно недооценивается.
Именно этот параметр определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать метиз.
Чтобы максимально точно определить нагрузку стоит понимать значение специальной терминологии:
Предел прочности на разрыв – это максимальная нагрузка, увеличение которой приводит к полному разрушению, то есть к напряжению, которое разрушает.
Предел текучести – это вид нагрузки, при увеличении которой происходит деформация, не поддающаяся исправлениям.
Примеры текучести материала
Примером может послужить обычная кухонная вилка. Изогнув ее 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 великой степени упругости стали.
Вывод: максимальная прочность намного выше текучести, что продемонстрировано на примере.
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. Тогда уже можно сказать, что резьба сошла.
Можно просмотреть тематический ролик, который покажет способ испытания болтов.
Процент удлинения — это среднестатистический показатель, который демонстрирует длину деформированной детали еще до начало поломки. Новички могут 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.
Отличия болт ГОСТ 7805-70 от болт ГОСТ 7798-70
Метрический крепёж (в который входят болты, гайки, винты, шайбы) является составной частью крепёжных изделий. Болты с шестигранной головкой имеют ГОСТы 7805-70 и 7798-70. При этом существует 4 варианта их исполнения, а также разные классы точности.
Болт против болт Болты, изготовленные по ГОСТам 7805-70 и 7798-70 1-го и 4-го исполнения не содержат отверстий. В болтах исполнения 2 и 3 имеются сквозные отверстия, как в резьбовой части стержня, так и в головке. ГОСТы предписывают следующие параметры и конструкцию болтов: диаметры стержней, диаметр резьбы, диаметры отверстий в болтах, а также размеры «под ключ». Болты отечественного производства подразделяются на классы точности:
Класс А – повышенный класс точности.
Класс В – нормальная точность.
Класс С – грубая точность.
ГОСТы 7805-70 и 7798-70 распространяются только на болты, которые имеют класс точности А или В.
ГОСТ 7805-70 описывает болты класса точности А, имеющие диаметр резьбы до 48 мм. Так, по данному стандарту болт исполнения 2 имеет одно отверстие в резьбовой части стержня. При этом размер диаметра отверстия варьируется, начиная с 1.0, 1.2 … и т.д. до 8.0 мм. Болт исполнения 3 того же стандарта имеет радиальное отверстие различных диаметров: 1.0, 1.2, 2.0, … 5.0 мм. При диаметрах резьбы от 36 мм до 48 мм выпускают болты с резьбой с шагом 2 мм. ГОСТ 7805-70 предписывает изготавливать болты из нержавеющей аустенитной стали (марки А2 и А4 с классами прочности 50, 70 и 80) и из углеродистой стали. При этом рекомендуется изготавливать изделия с прочностью класса 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8 или 10.9.
Болты с классом точности В и размером диаметра резьбы от 6 мм до 48 мм описывает ГОСТ 7798-70. Как и в предыдущем стандарте болты исполнения 2 имеют одно отверстие в резьбовой части стержня, однако согласно ГОСТ 7798 -70 диапазон размеров диаметров более узкий: 1.6, 2.0, 2.5,…, 8.0 мм.
Болты исполнения 3 имеют три радиальных отверстия в головке с диапазоном диаметра от 2 до 5 мм. Болты производятся из углеродистой стали, которая имеет класс прочности 4.8, 5.8, 8.8 или 10.9).
Болты в ГОСТах 7805-70 и 7798-70 отличаются по классам точности и диапазонам диаметров и длин. Основная разница между ними в том, что ГОСТ 7805 распространяется только на болты, имеющие класс точности A, а ГОСТ 7798 – на болты класса точности B. В большинстве сборочных производств заводов на текущий момент хватает нормальной точности болтов, поэтому болт ГОСТ 7798-70 более востребован и популярен, к тому же он немного дешевле обходится при его изготовлении.