Как определить класс прочности болта

Класс прочности болтов и их маркировка

Сегодня выбор крепежных элементов крайне велик. Они применяются для соединения компонентов различных конструкций, а также позволяют увеличить их надежность и устойчивость к нагрузкам. В зависимости от целей применения резьбовых деталей, их выбор необходимо осуществлять исходя из класса прочности болтов.

Особенности выбора

Класс прочности этих деталей в основном зависит от марки и класса прочности стали, использовавшейся при их производстве. Например, если конструкция не будет подвергаться серьезным нагрузкам, то можно смело ориентироваться на детали низкого класса.

Если же их планируется использовать в ответственных конструкциях, например, башенных кранах, без высокопрочных изделий обойтись не получится.

Все технические показатели таких деталей должны соответствовать ГОСТ 7817–70 . В нем прописаны марки сплавов, которые допускается применять для их изготовления. Так как существует несколько типов изделий, то все они имеют определенное назначение. В зависимости от класса изменяется и их обозначение.

Классы прочности

ГОСТ 1759.4−87, в зависимости от механических характеристик деталей, предполагает деление этих изделий на одиннадцать категорий. Правила расшифровки их обозначений не должны вызвать серьезных проблем — умножение на 100 цифры, расположенной перед точкой, позволяет определить такой показатель, как предел прочности материала болта на растяжение. Для его измерения используется единица — Н/мм 2 . Например, обозначение 4.6 предполагает наличие у изделия параметра прочность на растяжение равного 400 Н/мм 2 .

Умножение второй цифры на 10, позволяет узнать показатель параметра предела текучести (напряжение, при котором сплав становится подвержен пластическим деформациям). Например, для категории 3.6 он будет равен 60%.

При расчете нагрузок в резьбовых соединениях принято закладывать определенный запас прочности по показателю предела текучести.

Болты, принадлежащие к группе высокопрочных изделий, должны обладать пределом прочности при растяжении не менее 800 МПа. Они нашли широкое применение в тех отраслях промышленности, в которых к конструкциям предъявляются жесткие требования по надежности. К этой группе относятся все детали начиная с категории 8.8. Высокопрочными гайками, в свою очередь, следует считать изделия класса не менее 8.0.

Необходимо заметить, что категория прочности резьбовых деталей зависит не только от их материала, но также технология изготовления. Практически все болты, входящие в группу высокопрочных изделий, производятся методом высадки, а для формирования резьбы используются специальные накатные полуавтоматы. После механической обработки изделия проходят соответствующую термообработку. Финальным этапом производства высокопрочных болтов является нанесение покрытия.

Технологическое оборудование, используемое для выпуска деталей методом высадки, отличается большим разнообразием. Существуют модели, способные за одну минуту выпускать около 200 единиц продукции. Основной материал для их производства — низкоуглеродистые и легированные стальные сплавы. Основным требованием, предъявляемым к ним, является количество углерода. Согласно документации, этот параметр не должен превышать 40%.

Отличным примером таких материалов могут быть стали 20КП, 40Х, 20Г2Р и другие. Благодаря применению различных видов термической обработки, можно из одного материала произвести детали, принадлежащие к разным категориям прочности. В качестве примера стоит рассмотреть сталь 35, из которой можно изготовить следующие изделия:

5.6 — достигается путем обработки изделия на токарном и фрезерном станках.
6.6, 6.8 — объемная штамповка.
8.8 — после механической обработки изделие подвергается закалке.

Классификация высокопрочных болтов предполагает наличие узкоспециализированных изделий, используемых в некоторых отраслях промышленности. Все их характеристики описываются в специальной нормативной документации. А также узкоспециализированные болты могут отличаться вариантами исполнения, для обозначения которых используются буквы:

У — говорит о возможности применения крепежного элемента при температурах до -40 °C. Стоит заметить, что в обозначении буква чаще всего не указывается.
ХЛ — температурные условия ужесточены, и такое изделие можно использовать при -65 °C.

Обозначение деталей

Система обозначения резьбовых элементов крепления создавалась Международной организацией по стандартизации (ISO). Следует заметить, что созданные еще в советские времена стандарты, базировались на аналогичных принципах. Со всеми тонкостями расшифровки маркировки болтов можно познакомиться в соответствующей технической документации.

Следует отметить, что в обязательном порядке символы должны быть нанесены на все винты и болты, диаметром от 6 мм. Изделия меньшего диаметра могут быть маркированы по желанию производителя. Детали, изготовленные в соответствии с технологией резания металлов, могут не маркироваться.

Чаще всего обозначение наносится на торцевую либо боковую поверхность головки болта. При этом во втором случае для этого должны быть использованы углубленные знаки. К параметру высоты выпуклых символов предъявляется несколько требований в зависимости от размеров изделия:

0,1 мм — для крепежных элементов с диаметром резьбовой части до 8 мм.
0,2 мм — болты, диаметр резьбы которых находится в пределах от 8 до 12 мм.
0.3 мм — для всех изделий, с резьбой более 12 мм.

Некоторые нормативные документы регламентируют геометрию резьбовых соединений. Например, согласно ГОСТ 7798–70 изделия должны иметь шестигранную головку и относиться к нормальному классу точности.

Прочность болтов

Расчет нагрузки на болт

Маркировка головки болта обычно содержит следующие данные:

– клеймо завода изготовителя (JX, THE, L, WT, и т.п.);
– класс прочности;
– стрелка “против часовой стрелки” (если левая резьба).

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).

Читать еще: Как отпустить закаленную сталь в домашних условиях

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.

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.

Класс прочности болты, гайки 8.8, 10.9 высокопрочные

Каталог / класс прочности болты, гайки 8.8, 10.9 высокопрочные

Класс прочности – характеризует предел прочности, предел текучести с обязательной маркировкой на головке болта.

Крепеж изготавливают грубой, нормальной и повышенной точности или классов точности С, В и А соответственно.

Класс прочности болтов

Класс прочности болтов, класс CS болты

Изготавливаются из марок стали 10, 20.
Не высокая прочность на разрыв. Болты класса прочности 5.8 выдерживают нагрузки на 20% больше, чем 4.8.
Широко применяются во всех отраслях народного хозяйства для малонагруженных соединений.

Изготавливаются из стали 35, 20Г2Р с последующей закалкой.
Выдерживают в два раза большее разрушающее воздействие по сравнению с классом прочности 4.8
Рекомендуем применять в ответственных конструкциях и механизмах.

Изготавливаются только из стали 20Г2Р или 40Х с последующей закалкой.
Выдерживают разрушающее воздействие в 2.7 раза больше по сравнению с классом прочности 4.8.
Высокий класс прочности позволяет применять крепежные изделия меньшего размера при тех же нагрузках.
Незаменимы в механизмах, требующих частой сборки-разборки, грузоподъемных машинах и ответственных конструкциях.

Класс прочности гаек

Класс прочности гаек – маркируется начиная с 8,0

Класс прочности болтов	Характеристики высокопрочных болтов
4.8 5.8
10.9 12.9

Класс прочности гаек:

Изготавливаются из стали 10, 20, применяются для малонагруженных соединений

Изготавливаются из стали 35, 20Г2Р с закалкой, применяются для ответственных конструкций

Изготавливаются из стали 20Г2Р, 40Х с закалкой, применяются для специальных конструкций

Сопрягаемые болты и гайки

Болт свинченный с гайкой соответствующего класса прочности должны обеспечивать соединение, которое может быть затянуто до значения пробной нагрузки болта без появления срыва резьбы.

Класс прочности гаек	Характеристики высокопрочных гаек
5,0 6,0
10,0 12,0

Сопрягаемые болты и гайки:

Класс прочности гайки	Сопрягаемые болты
Класс прочности	Диаметр резьбы
4	3.6; 4.6; 4.8	М16
5	3.6; 4.6; 4,8	M16
5	5.6; 5.8	М48
6	4,5; 5,8	М48
8	8.8	М48
9	8.8	М16 М48
9	9.8	M16
10	10.9	М48
12	12.9	М48

Гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности.
Такая замена рекомендуется для соединений болт-гайка, напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.

Если же соединение будет затянуто выше пробной нагрузки болта, то конструкция гайки должна быть рассчитана так, чтобы обеспечить по крайней мере 10 % разрушении (в результате перезатяжки) по стержню болта для предупреждения потребителя о неправильном монтаже крепежных соединений.

Разрушающие нагрузки для болтов

Разрушающие нагрузки для болтов, высокопрочные болты на срез

Резьба	Рабочая площадь поперечного сечения, мм кв.	Класс прочности
	3.6	4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8	9.8	10.9	12.9
	Минимальная разрушающая нагрузка, кН
М5	14,2	4,69	5,68	5,96	7,1	7,38	8,52	11,35	12,8	14,8	17,3
М6	20,1	6,63	8,04	8,44	10,0	10,4	12,1	16,1	18,1	20,9	24,5
М7	28,9	9,54	11,6	12,1	14,4	15	17,3	23,1	26	30,1	35,3
М8	36,6	12,1	14,6	15,4	18,3	19	22	29,2	32,9	38,1	44,6
М10	58	19,1	23,2	24,4	29	30,2	34,8	46,4	52,2	60,3	70,8
М12	84,3	27,8	33,7	35,4	42,2	43,8	50,6	67,4	75,9	87,7	103
М14	115	38	46	48,3	57,5	59,8	69	92	104	120	140
М16	157	51,8	62,8	65,9	78,5	81,6	94	125	141	160	192
М18	192	63,4	76,8	80,6	96	99,8	115	159	–	200	234
М20	245	80,8	98	103	122	127	147	203	–	255	299
М22	303	100	121	127	152	158	182	252	–	315	370
М24	353	116	141	148	176	184	212	293	–	367	431
М27	459	152	184	193	230	239	275	381	–	477	560
М30	561	185	224	236	280	292	337	466	–	583	684
М33	694	229	278	292	347	361	416	576	–	722	847
М36	817	270	327	343	408	425	490	678	–	850	997
М39	976	322	390	410	488	508	586	810	–	1020	1200

Высокопрочные болты и гайки, высокопрочный крепеж находят применение в различных отраслях народного хозяйства.

Завод УЗСК

Тел: 8 (800) 20-02-337
+7 (343) 200-2-210
info@zavod-uzsk.ru

Обратная связь

Уральский Завод Стальных Конструкций осуществляет производство болтов следующих исполнений.

Класс прочности	Материал изготовления*	Основные типоразмеры
Болты класса прочности 4.6	09Г2С	М12-М48
	Ст35	М12-М48
	Ст20	М12-М48
Болты класса прочности 5.6	09Г2С	М12-М48
	40Х	М12-М48
	Ст35	М12-М48
Болты класса прочности 6.6	40Х	М12-М48
	40ХН	М52-М64
	40ХН2МА	М52-М64

*возможно изготовление болтов классов 6.6, 5.5 и 5.4 из других марок стали по техническому заданию заказчика.

Болты 4.6, 5.6, 6.6 имеют широкую сферу применения и устанавливаются на объектах, требующих высокой надежности и пластичности крепежного соединения. Болты данного типа пользуются высоким спросом в строительстве и машиностроении. Болты классов прочности 6.6 и 5.6 сохраняют свою целостность даже перед вибрационными воздействиями и существенными деформациями фиксируемых объектов, что позволяет их эксплуатировать в таких сферах, как машиностроение, судостроение, вагоностроение, атомная промышленность и прочие области.

Расшифровка класса прочности болта

Первая цифра (перед точкой) говорит нам о номинальном временном сопротивлении или пределе прочности на растяжение. Для того чтобы узнать значение данного показателя, необходимо умножить эту цифру на 100 . Таким образом, болт класса прочности 4.6 имеет прочность на растяжение 400 Н/мм 2 , болт класса прочности 5.6 – 500 Н/мм 2 , а болт класса прочности 6.6 – 600 Н/мм 2 .

Вторая цифра класса прочности (после точки) обозначает соотношение предела текучести к временному сопротивлению и выражается в процентах. Предел текучести — это такое напряжение, при котором у металла начинается пластическая деформация. Для его определения, необходимо умножить второе число класса прочности на 10. Это значит, что минимальный предел текучести у болтов классов 5.6, 4.6 и 6.6 составляет 60%

При расчете нагрузок, воздействующих на резьбовой крепеж, необходимо закладывать двух- или даже трехкратный запас от предела текучести.

Показателем сопротивляемости металла хрупким разрушениям в результате ударных нагрузок и вибраций является ударная вязкость болтов, а показателем пластичности материала – относительное удлинение при разрыве. При этом, пластичность стали тем выше, чем больше относительное удлинение. Для болтов класса 4.6 относительное удлинение должно составлять больше 22%. Для болтов класса 5.6 относительное удлинение обязано превышать 20%. А для болтов класса 6.6 относительное удлинение может составлять не меньше 16%.

Основные стандарты изготовления болтов 4.6, 5.6, 6.6

Стандарт	Описание	Типоразмеры
Болты ГОСТ 7795-70	Шестигранная уменьшенная головка, направляющий подголовок, класс точности В, взамен ГОСТ 7795-62.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 7796-70	Шестигранная уменьшенная головка, класс точности В, взамен ГОСТ 7796-62.	Болты М8-М48
Болты ГОСТ 7798-70	Шестигранная головка, класс точности В, взамен ГОСТ 7798-62.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 7805-70	Шестигранная головка, класс точности А, взамен ГОСТ 7805-62.	Болты М2-М48
Болты ГОСТ 7808-70	Шестигранная уменьшенная головка, класс точности В, взамен ГОСТ 7808-62.	Болты М8-М48
Болты ГОСТ 7811-70	Шестигранная уменьшенная головка, направляющий подголовок, класс точности В, взамен ГОСТ 7811-62.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 7817-80	Шестигранная уменьшенная головка, класс точности А, для отверстий из-под развертки, взамен ГОСТ 7817-72.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 10602-94	Шестигранная головка, диаметр резьбы более 48 мм, класс точности В, взамен ГОСТ 10602-72.	Болты М52-М150
Болты ГОСТ 15589-70	Шестигранная головка, класс точности А, ГОСТ введен впервые	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 15590-70	Шестигранная уменьшенная головка, направляющий подголовок, класс точности С, введен впервые.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 15591-70	Шестигранная уменьшенная головка, класс точности С, введен впервые.	Болты М6-М48
Болты ГОСТ 18125-72	Шестигранная уменьшенная головка, класс точности А и В, взамен ГОСТ 10603-63, ГОСТ 10604-63.	Болты М52-М160
Болты ГОСТ 22353-77	Высокопрочные болты, класс точности В.	Болты М16-М48
Болты ГОСТ Р 52644-2006	Высокопрочные болты, шестигранная головка, увеличенный размер под ключ, для металлоконструкций, введен впервые	Болты М16-М48
Болты ОСТ 26-2037-96	Шестигранная головка, для фланцевых соединений, взамен ОСТ 26-2037-77.	Болты М6-М48
Болты ОСТ 37.001.123-96	Шестигранная уменьшенная головка, ГОСТ введен впервые.	Болты М6-М16

Производство болтов классов 4.6,5.6, 6.6.

Завод-производитель крепежа – Уральский Завод Стальных Конструкций – осуществляет изготовление болтов классов прочности 5.6, 4.6 и 6.6 в различных конструктивных исполнениях:

болты 1 исполнения – прямые болты без отверстий;
болты 2 исполнения (болты 2М) – прямые болты с отверстием в стержне для шплинта;
болты 3 исполнения (болты 3М) – прямые болты с отверстиями в головке для контровочной проволоки.

Болты нашего производства сертифицированы и подвергаются тщательному контролю качества со стороны собственной Лаборатории неразрушающего контроля, осуществляющей стилоскопирование металла, рентгенографию, визуально-измерительный контроль ВИК, ультрозвуковой контроль УЗК и прочие методы дефектоскопии, необходимые по требованиям нормативной документации или условиям технического задания.

В качестве нашей продукции убедились крупнейшие предприятия России, Армении, Казахстана, Кыргызстана, Беларуси, Азербайджана и Узбекистана, среди которых: ОАО «РЖД», ГК «СИЛУР», Тарховское нефтедобывающее предприятие, ОАО «Газпромнефть-Тюмень», ИКЕА Екатеринбург, TASHIR, ОАО «Русгидро», АО «СИБЭКО», ФГУП ОКБ «Факел», RENAISSANCE HEAVY INDUSTRIES, JURBY, Ленинградская АЭС, ЛСР Строительство Урал, ОАО «Лукойл» (г. Астрахань), АО «ТЭС», Корпорация ВСМПО «АВИСМА», К-ДОРСТРОЙ (Казахстан) и другие ведущие организации.

Помимо стандартных болтов по ГОСТ и ОСТ завод «УЗСК» осуществляет изготовление болтов по индивидуальным размерам и эскизам Заказчика, а также разрабатывает конструкторскую документацию и чертежи по ТЗ (техническому заданию) Заказчика, что обусловлено наличием на нашем заводе высококвалифицированного инженерно-конструкторского отдела. По вашему желанию, мы изготовим болты с любой длиной стержня и резьбы, с любым размером и формой головки, из материала, соответствующего Вашим эксплуатационным условиям.

Производственные площади, материально-техническая база нашего завода и многочисленный штат высокопрофессиональных сотрудников позволяет выпускать крупные партии болтов высокого качества в максимально сжатые сроки. Сварочные работы производятся специалистами, аттестованными по технологии НАКС. Парк станков включает в себя сверлильные, фрезерные, токарные, лентопильные станки, гильотины, листогибочные трехвалковые машины, сварочные аппараты (ручная дуговая сварка, сварка в среде защитных газов, сварка под флюсом); оборудование для плазменной резки и т.д.