Крепежные детали повышенной прочности используют в местах, где соединения подвергаются высоким нагрузкам и должны сохранять устойчивость к деформациям. К этой категории относятся и высокопрочные болты. Их характеристики подробно рассмотрены далее.
Прочность
Основной показатель, который обозначается парой цифр. Первая отражает максимальное сопротивление разрыву в мегапаскалях, вторая – процентное отношение предела текучести к этому значению. На практике выделяют несколько категорий:
- 6.6 – временное сопротивление 600 МПа, текучесть 360 МПа;
- 8.8 – сопротивление 800 МПа, текучесть 640 МПа;
- 9.8 – сопротивление 900 МПа, текучесть 720 МПа;
- 10.9 – сопротивление 1000 МПа, текучесть 900 МПа;
- 12.9 – сопротивление 1200 МПа, текучесть 1080 МПа.
Чем выше класс, тем больше допустимая нагрузка, но снижается пластичность. Поэтому детали с индексом 12.9 используют только там, где требуется максимальная жесткость, а с 8.8 применяют чаще в машиностроении или строительстве как универсальное решение.
Сырье для высокопрочных болтов
Для изготовления применяют легированные стали, содержащие хром, никель, молибден и ванадий. Популярные марки:
- 40Х;
- 30Х3МФ;
- 30Х2НМФА;
- 20Х2НМТРБ.
Такие сплавы после закалки и отпуска приобретают оптимальное сочетание твердости и пластичности.
Обработка сырья
Основные этапы технологической обработки:
- Нагрев до критической температуры и закалка. Так формируется структура, обеспечивающая высокую прочность.
- Отпуск. Снимается внутренние напряжение, повышается вязкость.
- Дополнительное поверхностное упрочнение. Проводятся нитроцементация или цианирование, повышающие износостойкость.
- Нанесение защитных покрытий. Это может быть цинкование, фосфатирование, или гальваническая пленка.
- Контрольные испытания. На этом этапе проводится проверка разрушающих нагрузок, твердости и микроструктуры.
Комплекс процессов обеспечивает устойчивость болтов к длительным нагрузкам и усталостным разрушениям.
Нормативные документы
Требования к геометрии и механическим характеристикам высокопрочного крепежа закреплены в государственных стандартах:
- для изделий диаметром до 48 мм действуют нормы ГОСТ 1759.0-87;
- при диаметре свыше 48 мм применяют ГОСТ 18126-94;
- для болтов с шестигранной головкой увеличенного размера используется ГОСТ Р 52644-2006.
Стандарты задают размеры, допуски, правила испытаний, а также требования к резьбе, материалу и маркировке. Соблюдение норм гарантирует взаимозаменяемость деталей и надежность соединений в эксплуатации.
Применение высокопрочных болтов
Высокопрочные болты используют в тех случаях, когда обычный крепеж не справляется с нагрузками или есть риск разрушения конструкции при динамических воздействиях. Далее подробно рассмотрены ключевые отрасли:
- Строительство. Болты применяют при сборке металлокаркасов зданий, мостовых сооружений, башен, опор линий электропередачи. В этих конструкциях соединения должны сохранять жесткость на протяжении десятилетий, несмотря на перепады температуры и ветровые нагрузки. При возведении высотных зданий они обеспечивают надежность стыков колонн и балок, где требуется удерживать массу в сотни тонн.
- Машиностроение. Данный крепеж применяют в прессах, редукторах, металлорежущем оборудовании, а также в подъемно-транспортных механизмах. Краны и экскаваторы испытывают переменные нагрузки при каждом цикле работы, при этом болтовые соединения должны выдерживать многократные перегрузки без ослабления. В станкостроении их используют для фиксации направляющих и узлов шпинделя, где требуется высокая точность при больших усилиях.
- Автомобилестроение. В машинах болты фиксируют силовые агрегаты, подвеску, узлы трансмиссии. Например, крепление блока цилиндров или маховика к коленчатому валу требует деталей класса 10.9 и выше, так как соединение должно противостоять вибрациям и крутящим моментам. При сборке грузовой техники такие изделия предотвращают самопроизвольное раскручивание под действием тряски.
- Железнодорожный транспорт. Здесь высокопрочные болты применяются для крепления рельсов к шпалам, монтажа рельсовых скреплений, а также сборки узлов подвижного состава. При движении поезда нагрузка на соединения многократно возрастает из-за вибрации и динамических ударов, поэтому требуется крепеж, способный сохранять расчетное усилие затяжки.
- Энергетика. В турбинных установках, генераторах и компрессорах соединения работают под действием высоких температур, давления и вибраций. Болты класса 10.9 и 12.9 обеспечивают сохранение преднатяга даже в условиях теплового расширения деталей. На электростанциях их применяют при монтаже корпусов турбин, фланцевых соединений трубопроводов и опор оборудования.
Это лишь основные примеры использования высокопрочного крепежа, на деле сфер их применения куда больше.