Крепежные изделия, такие как болты, шпильки и винты, изготавливаются из различных типов углеродистых сталей. Выбор марки стали служит основой для получения определенного класса прочности. Однако возможно производство крепежа нескольких классов прочности из одной и той же марки стали, если применяются разные методы обработки заготовок или дополнительная термическая обработка, такая как закалка.
Класс прочности крепежа. Испытания КМП-Трейд
Разные виды крепежа производятся из различных углеродистых сталей в зависимости от их назначения, что непосредственно сказывается на классе прочности конечных изделий. Даже из одного сорта стали возможно создание крепежа с разными классами прочности благодаря использованию различных способов обработки заготовок.
Например, при использовании конструкционной стали марки 35, изделия, изготовленные методом нарезания на токарно-винторезном станке или фрезерования на резьбофрезерных станках, могут быть классифицированы в класс прочности 5.6. В случае объемной штамповки на высадочном прессе, крепеж может достигать классов прочности 6.6 и 6.8. После закаливания этих деталей можно получить изделия класса прочности 8.8. Аналогично, из стали марки 45 возможно получение крепежа классов 6.6, 8.8, 9.8, 10.9 и так далее.
Класс прочности
Класс прочности крепежных изделий с внешней метрической резьбой, таким как винты, болты и шпильки, определяется их механическими свойствами. Согласно стандарту ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78), выделяется 11 категорий классов прочности: 3.6; 4.6; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.
Первая цифра в маркировке указывает на 1/100 от номинальной величины предела прочности на разрыв (это максимальная нагрузка, при превышении которой происходит разрушение, то есть наибольшее разрушающее напряжение) и измеряется в МПа (Н/мм²). Для класса прочности 8.8 первая цифра 8 означает, что предел прочности материала составляет 8 × 100 = 800 МПа = 800 Н/мм² = 80 кгс/мм².
Чтобы определить прочность болта как изделия, необходимо умножить предел прочности материала на площадь поперечного сечения (или среза) болта. Этот расчет усложняется из-за присутствия резьбы, поэтому для упрощения существуют специальные таблицы.
| Резьба | Рабочая площадь поперечного сечения, мм² | 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 | 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 |
СОВРЕМЕННАЯ МАРКИРОВКА БОЛТОВ ПО ПРОЧНОСТИ
Совсем недавние изменения в ГОСТ не внесли значительных изменений в расположение символов и их значение. В верхней части маркировки по-прежнему указано клеймо изготовителя, после которого следует номер плавки.
Ниже обозначается класс прочности крепежного изделия по актуальному ГОСТу. Здесь же можно найти букву S, которая указывает на то, что перед нами высокопрочный болт с шестигранной головкой, увеличенным размером. Также осталось обозначение класса устойчивости к негативным климатическим воздействиям, которое указывается последним.
МАРКИРОВОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Если вы не являетесь профессионалом в области строительства, то погружаться в подробности классификации болтов вам не нужно. Как уже упоминалось ранее, цифры на головке болта представляют собой класс прочности. Обычно это будет две цифры, разделенные точкой, например 3.6 или 10.9.
Первая цифра обозначает нагрузку, которую метиз может выдержать в соединении с резьбой. Если быть более точно, то это одна сотая от номинальной величины предела прочности метиза на разрыв. Данные измеряются в МПа.
К примеру, если вы видите на болте маркировку 8.8, это означает, что предел прочности этого болта на разрыв равен 8×100 = 800 МПа.
Вторая цифра указывает на соотношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на десять. С помощью этих двух цифр вы можете определить предел текучести материала. Для этого их умножают друг на друга, а затем еще на десять.
Например, используя те же 8.8: 8×8×10 = 640 Н/м.
Важно учитывать, что предел максимальной рабочей нагрузки для болта также является пределом текучести. При расчете соединения болтом на основе заданной нагрузки рекомендуется использовать коэффициент от 0.5 до 0.6 от предела текучести. Следовательно, если болт М14 класса прочности 8.8 имеет площадь сечения приблизительно в 1 квадратный сантиметр, а его диаметр составляет около 12 мм, то предел прочности на разрыв будет равен 8 тонн, предел текучести составит 6,4 тонны, а расчетная нагрузка равна 6,4×0,5 = 3,2 тонны.
Класс прочности гаек
В отличие от болтов и шпилек, гаек класс прочности обозначается лишь одной цифрой. Всего выделяют 7 классов прочности для гаек: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, которые указывают на класс прочности болтов, с которыми гайка должна быть сочетаема. Например, гайка 5 класса подходит для болта 5.6. Если подобрать гайку с таким же классом нет возможности, лучше использовать гайку с классом прочности, который ниже, чем у болта. Применение более прочной гайки может быть оправдано, если нагрузка превысит предел текучести используемого материала.
Приведем таблицу классов прочности гаек с соответствующими диаметрами резьбы и сопрягаемыми болтами.
| Класс прочности гайки | Диаметр резьбы | Сопрягаемые болты (Класс прочности) |
|---|---|---|
| 4 | Более М16 | 3.6; 4.6; 4.8 |
| 5 | Менее или равно М16 | 3.6; 4.6; 4.8 |
| 5 | Менее или равно М48 | 5.6; 5.8 |
| 6 | Менее или равно М48 | 6.8 |
| 8 | Менее или равно М48 | 8.8 |
| 9 | Менее или равно М48 | 8.8 |
| 9 | Более М16 и менее или равно М48 | 9.8 |
| 10 | Менее или равно М48 | 10.9 |
| 12 | Менее или равно М48 | 12.9 |
Как маркируются изделия
По сведению ГОСТа ISO 898-1-2014, класс прочности для российского метрического крепежа, включая болты, винты и шпильки, маркируется с использованием числовых обозначений. Эта маркировка применима исключительно к болтам с шестигранной головкой, винтам с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником, а также к шпилькам и гайкам.
Цифры наносятся на верхнюю поверхность головки, хотя иногда встречается нанесение на боковую сторону. Символы могут быть как выступающими над поверхностью материала, так и вдавленными. Применение точки между цифрами не является обязательным. Например, вместо 10.8 может быть написано число 108. Если крепеж не имеет маркировки, это указывает на то, что его класс прочности ниже 6.8. Числовая маркировка наносится только на крепеж диаметром от 5 мм.
Для мелкого крепежа вместо чисел используется циферблатная система маркировки, где точка указывает на 12 часов, а одиночный или двойной штрих минутной стрелкой обозначает класс прочности.
Ниже представлено соответствие циферблатной и цифровой систем маркировки:
| Класс прочности | 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 |
| Символ маркировки | ||||
| Класс прочности | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 |
| Символ маркировки | ||||
| Класс прочности | 10.9 | 10.9 | 12.9 | |
| Символ маркировки | ||||
*1 — контрольная отметка (соответствует 12 часам) — это товарный знак изготовителя или точка
*2 — класс прочности маркируется штрихом/двойным штрихом, а класс прочности 12.9 — точкой
Маркировка гаек также осуществляется аналогично маркировке винтов и болтов, но располагается на торце изделия.
Шпильки маркируются на торце одним из специализированных знаков. Если резьба нанесена не на всю длину шпильки, цифровой код воспроизводится на её гладкой части.
| Класс прочности | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
| Символ маркировки | ◯ | ✚ | ◻︎ | △ |
Маркировка для болтов из нержавеющей стали
Изделия, изготовленные из аустенитной стали, имеют отличия в маркировке, которая отличается от той, что используется для крепежа из углеродистых сталей. Сначала указывается марка используемой стали, в некоторых случаях наносится также заводское клеймо. Далее следует группа цифр, которая равна одной десятой от предела прочности. Например, обозначение А4-80 свидетельствует о том, что крепеж выполнен из аустенитной стали, обладающей повышенным содержанием молибдена. Такой болт может выдерживать нагрузку, равную 80 × 10 = 800 МПа. Для сопоставления с углеродным крепежом это соответствует классу прочности 8.8.
Кроме того, для маркировки используется обозначение предела текучести, что является параметром, показывающим рабочую максимальную нагрузку, которую может выдерживать болт. При расчетах крепежа используется коэффициент от 0,5 до 0,6 от указанного предела, что и обозначает реальное значение нагрузки.
К примеру, для болта, указано, что это класс М14 с прочностью 8.8. Диаметр крепежа составляет 12 мм, а площадь сечения — 1 см². Предел прочности крепежа на разрыв составляет 8 тонн, предел текучести — 6,4 тонны, расчетная нагрузка будет равна 6,4 × 0.5 = 3.2 тонны.
Для болтов, изготовляемых из нержавеющей стали, в первую очередь указывается обозначение стали — А2 и А4. Затем идет предел прочности, для чего используются цифры 50, 60, 70 и 80.
Особенности маркировки гаек
Маркировка на гайках осуществляется по тем же правилам, что и для болтов, однако наоборот на боковой поверхности. Буквы и цифры приводятся в сокращенной форме из-за нехватки свободного места, но полная информация всегда содержится на упаковке.
Конкретно для маркировки гаек используются следующие данные:
– наименование и класс точности (информация может быть представлена не всегда, часто встречается только на упаковке);
– тип резьбы (может быть метрической М, трапециевидной Т, или конической К);
– диаметр, искомый в миллиметрах;
– шаг резьбы (данное обозначение является необязательным и часто присутствует при очень мелком шаге);
– направление резьбы (как и для болтов, указывается лишь левое исполнение).
К дополнению, маркировка может включать тип покрытия и его толщину в микронах, для чего используются цифры от 1 до 13. Последняя цифра обозначает стандарт, по которому делается крепеж.
Класс прочности обозначается цифрами 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 и указывает на одну сотую часть от предела прочности. Данная характеристика используется для расчетов и оценки равномерности распределения давления на крепежный элемент.
Маркировка гаек отличается от буквенно-цифровой маркировки болтов. Указываемые классы прочности гаек относятся только к высокопрочным и стандартным изделиям. В то время как для низкомаржинальной гайки используют другие обозначения, такие как 04 или 05, что указывает на то, что данная продукция не предназначена для увеличенных нагрузок.
В некоторых случаях на головках болтов может отсутствовать любая маркировка или же отмечается только одно из них. Такой крепеж не рекомендуется к покупке, так как не существует никаких гарантий качества, что он произведен в соответствии с установленными стандартами. Обычно такие болты выдерживают лишь минимальные нагрузки, изготовленные из материалов с пониженными характеристиками качества. Поэтому следует заказывать только тот крепеж, который имеет чёткую маркировку, подтверждающую его характеристики и особенности. Такая продукция производится проверенными заводами и обладает гарантированным качеством.
Нанесение обозначений классов прочности на крепёжные изделия
- Болты с шестигранной головкой;
- Винты с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником;
- Шпильки;
- Гайки.
Наиболее часто болты маркируются на торцевой поверхности головки, непосредственно под клеймом завода-изготовителя. Цифры могут быть как выпуклыми, так и вдавленными. Порой пропускается точка между цифрами, например, вместо 10.9 пишется 109. Если обозначение выделено подчеркиванием (вот так: 10.9 или 109), это также обозначает, что болт изготовлен из низкоуглеродистой мартенситной стали. Некоторые производственные компании маркируют болты с помощью специальных символов, таких как точка и штрих (используя циферблатную маркировку). Точка служит для ориентира и располагается на 12 часов, а положение одинарного или двойного штриха указывает на класс прочности: В случае отсутствия маркировки, болт относится к классу прочности 6.8 или ниже.
Маркировка шпилек
Шпильки в большей степени маркируются на торце специальными углублёнными знаками, отражающими класс прочности:
Знак ● + ■ ▲
Класс прочности 8.8 9.8 10.9 12.9
Что касается гаек, то знаки маркировки также присутствуют на торце и выполняются так же, как у болтов и винтов.
Важно отметить, что данная статья является ознакомительной и не заменяет официальные информационные документы. Более детальную и точную информацию вы можете найти в следующих стандартах:
ГОСТ 1759.0-87 Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия.
ГОСТ 1759.4-87 Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытания.
ГОСТ Р 52628-2006 Гайки. Механические свойства и методы испытаний.
