Сборка ответственных механизмов и металлических конструкций обычно предусматривает необходимость обеспечения максимально надежного разъемного соединения входящих в их состав узлов и деталей. Такое требование выдвигается, когда предполагается, что работа создаваемых объектов будет вестись под воздействием повышенных нагрузок, в том числе и вибрационного характера. Решаются подобные технические задачи путем применения высокопрочных крепежных элементов с внешней резьбой (это болты, различные винты и т.д.) и с резьбой внутренней (гайки). Для их производства используются специальные марки стали, а одним из технологических этапов данного процесса является упрочняющая термообработка.
Классы прочности
Классы прочности для различных по строению, и, соответственно, по функционалу крепежных деталей разнятся.
Крепежи со стержнем – шпильки резьбовые, винты и различные болты. Прочностные характеристики таких элементов, выполненных из стали:
углеродистой, должны соответствовать требованиям одного из следующих 11 классов: 12.9; 10.9; 9.8; 8.8; 6.8; 6.6;5.8; 5.6; 4.8; 4.6 и 3.6. В категорию высокопрочных принято относить стержневой крепеж классов 12.9, 10.9, 9.8 и 8.8;
нержавеющей, должны удовлетворять нормам одного из трех классов, обозначаемых двумя цифрами – 80, 70 и 50. Высокопрочный нержавеющий крепеж обозначается числом «80», перед которым через дефис указывается марка аустенитной стали, например, А4-80.
Крепежи с внутренней резьбой – гайки. Требования к их прочности зависят от соотношения высоты такого изделия (обозначим буквой «В») к диаметру (литера «Д»).
На гайки с В/Д≈0,8, В/Д≈1,2 и В/Д≈1,5 распространяются условия классов семи классов: 12; 10; 9; 8: 6; 5; 4. Высокопрочными считаются гайки классов 12; 10; 9 и 8;
В отношении прочностных характеристик низких гаек с В/Д<0,8 действуют нормы двух классов – 04 и 05. Основное предназначение этих изделий предотвращение ослабления резьбового соединения, и силовую нагрузку они не несут. Поэтому к типу высокопрочного крепежа гайки низкие не относятся.
Особенности высокопрочного крепежа
Отличительной особенностью высокопрочных метизов от обычных крепежных деталей является совокупность особых физико-химических качеств, наделяющих их устойчивостью к воздействию повышенных нагрузок. Например, болт класса 4.8 разорвется, когда к нему будет приложено усилие величиной 42.828кгс/мм. А с такой же крепежной деталью, но класса 12.9, это произойдет при нагрузке122,366 кгс/мм, то есть без малого в 3 раза большей. Однако этим особенности (читай, преимущества) высокопрочного крепежа не ограничиваются. К таковым можно отнести нижеперечисленные факторы.
Металлоемкость создаваемых конструкций и изделий снижается не в ущерб прочности узлов крепления. Этот эффект достигается благодаря возможности использования болтов меньших размеров, но способных выдержать более высокие внешние нагрузки.
Возможна работа высокопрочной детали в средах, характеризующихся различной степенью (вплоть до самой высокой) негативного влияния на материал ее изготовления, при условии нанесения на поверхность защитного лакокрасочного либо металлического покрытия.
Устойчивость к воздействию постоянных, переменных, а также особых нагрузок, в том числе сейсмических, динамических, вибрационных и т.д.
Допускается применение в регионах с различными климатическими условиями. Эксплуатация высокопрочного крепежа северного варианта исполнения может вестись при Т≥-60°С (маркируется последовательностью букв «ХЛ») либо при температуре не ниже - 40°С (маркируется литерой «У»).
Замена крепежных деталей на высокопрочные аналоги предоставляет возможность сокращения количество точек для надежного скрепления. За счет этого снижаются затраты на приобретение крепежа.
Формирование сдвигоустойчивых (т.н. фрикционных) скреплений. Когда на обычное болтовое соединение воздействует нагрузка на сдвиг, наблюдается явление смещения сопрягаемых элементов на величину зазора между стенкой монтажного отверстия и резьбовым стержнем. Физические характеристики высокопрочного болтокомплекта предоставляют возможность стянуть эти элементы с приложением большего усилия. В результате увеличившееся трение исключает сдвиг.
Прочность металлических конструкций возрастает благодаря использованию болтов с меньшим поперечным сечением резьбового стержня. Данное явление – это следствие уменьшения диаметра подготавливаемых для их монтажа отверстий.
Материал изготовления высокопрочного крепежа
Для обеспечения крепежных деталей высокой прочностью при их производстве применяются сталь только определенных марок. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Высокопрочные болты
При выборе сырья для изготовления таких крепежных деталей производители учитывают, прежде всего, требования потребителей к прочностным характеристикам конечной продукции.
Класс прочности12.9. В данном случае обычно используется сталь следующих марок:
Класс прочности 9.8. Применяются в данном случае такие стали:
бормарганецсодержащая легированная Ст.20Г2Р;
Ст.35ХГCA и Ст.30ХГCA;
Ст.40X и Ст.38XА;
Ст.45 и Ст.35X;
конструкционная качественная углеродистая Ст.35.
Класс прочности 8.8. Используются следующие марки стали: Ст.20Г2P, Ст.40X, Ст.38XА, Ст.35X, Ст.35 Ст.45.
Высокопрочные гайки
Для изготовления высокопрочных гаек применяется сталь, практически, всех вышеперечисленных марок.
Класс прочности 12. Подходят стали Ст.40ХНMA и Ст.30XГСА.
Класс прочности 10. Используются сплавы марок Ст.40ХНMA, Ст.30XГСА, Ст.40X, Ст.45, Ст.38XА и Ст.35X.
Класс прочности 9. Применяется сталь таких марок: Ст.40X, Ст.45, Ст.38XА и Ст.35X.
Класс прочности 8. Производство гаек с прочностными характеристиками, соответствующим нормам этого класса, осуществляется на основе сталей Ст.40X, Ст.20Г2P, Ст.45 и Ст.35.
Производство высокопрочного крепежа
Технологический процесс изготовления крепежных деталей, характеризующихся высокой прочностью, включает следующие этапы:
Подготовка металлического сплава к высадке.
Этап высадки изделий. Допускается выполнение данной операции двумя методами – как горячей, так и холодной высадкой. Цель проведения – уменьшение длины заготовки с одновременным увеличением ее толщины.
Накатка резьбы.
Термообработка. Это – обязательный этап для высокопрочного крепежа. Основными видами термической обработки являются: поверхностная либо объемная закалка, отжиг (бывает первого и второго рода), отпуск. Выбирает тип термообработки предприятие-производитель.
Антикоррозионная защита. Следует знать, что для высокопрочного крепежа неприменимы неорганические покрытия, выполненные хроматированием и фосфатированием.
Приемка готовой продукции.
Упаковка.
Заключение
Выбирать крепеж рассматриваемого вида следует на основе определенных правил. Во-первых, его прочностные и размерные характеристики должны соответствовать указанным в проектной документации. Во-вторых, подлежит учету фактор совместимости металла крепежной детали и конструкции для исключения процесса гальванической коррозии. В-третьих, прочность крепежа должна превышать значение данного показателя материала создаваемого объекта. Что же касается замены одних деталей на другие, то право делать это имеет только сертифицированный специалист, предварительно выполнивший ряд полагающихся нормативных расчетов
Внимание! Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и, ни при каких условиях, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ
Срочный заказ
