Объяснение типов болтов: как выбрать правильный болт для любого применения

Анкерный болт, который выходит из строя через два года эксплуатации бетонного фундамента на открытом воздухе, редко является проблемой прочности. Марка стали была хорошей, крутящий момент был правильным, а нагрузка ни разу не приблизилась к пределу текучести. Что не удалось, так это спецификация: крепеж был выбран из-за его высоких показателей прочности на разрыв, но имел отделку, которая не могла выдерживать влагу, скапливающуюся вокруг основания конструкции.

Практический вывод прост. Выбор типа болта означает принятие четырех решений по порядку: форма головки, форма резьбы, марка материала и качество поверхности. Сделайте эти четыре правильно, и застежка прослужит дольше, чем оборудование, которое она удерживает. Если вы ошибетесь, вы вернетесь с резаком или прерывателем задолго до того, как закончится срок службы.

Распространенные типы болтов по форме и функциям головки

Типы болтов определяются в основном головкой. Головка определяет, какой инструмент приводит в движение болт, как распределяется зажимная нагрузка и может ли болт сидеть заподлицо или ему необходим зазор над соединением. В таблице ниже приведены типы, которые преобладают в машиностроении, металлоконструкциях и монтажных работах на месте.

Шестигранные болты и фланцевые болты

Болты с шестигранной головкой используются по умолчанию в большинстве соединений стали и машин. Шестигранная головка позволяет вставлять торцевые или гаечные ключи практически под любым углом и обеспечивает большую плоскую опорную поверхность. Они доступны с полной резьбой, которая увеличивает длину захвата, или с частичной резьбой, гладкий хвостовик которой лучше противостоит сдвигу в структурных соединениях. Фланцевые болты развивают ту же концепцию, вставив под головку встроенную шайбу. Более широкая опорная поверхность распределяет нагрузку зажима, а зубчатая версия предотвращает ослабление при вибрации. Когда открытые соединения требуют как высокой зажимной нагрузки, так и сопротивления скольжению, надежным вариантом будет оцинкованный фланцевый болт класса 10,9.

Оцинкованные фланцевые болты класса 10,9 с противоскользящей текстурой Эти высокопрочные фланцевые болты оснащены встроенной шайбой и зубчатой опорной поверхностью, что обеспечивает надежную зажимную нагрузку и устойчивость к вибрации открытых стальных соединений и фланцевых соединений. Посмотреть продукт →

Анкерные болты и распорные болты

Анкерные болты передают структурные нагрузки на бетон. Залитые на месте анкеры помещаются во влажный бетон, а распорные анкеры входят в просверленное отверстие и механически заклиниваются при затягивании гайки. Прочный крепежный анкерный болт из углеродистой стали, оцинкованный, является стандартным решением для поручней, кронштейнов и крепления оборудования на бетонных полах и стенах.

Прочные крепежные анкерные болты из углеродистой стали с цинковым покрытием (набор из 4 предметов) В каждый комплект входят болты, шайбы, гайки и цилиндрические щитки, которые расширяются при затягивании, обеспечивая надежное крепление к бетону поручней, кронштейнов и монтажа оборудования. Посмотреть продукт →

Болты с квадратным подголовком, болты плуга и болты с Т-образной головкой

Болты с квадратным подголовком имеют закругленную головку и квадратную шейку, которая врезается в древесину, поэтому вам понадобится только один ключ со стороны гайки. В болтах для плугов используется тот же принцип с квадратной шейкой, но с потайной плоской головкой, которая входит в углубление заподлицо; они широко используются в износостойких пластинах, режущих кромках и фотоэлектрических монтажных рамах. Болты с Т-образной головкой вставляются в Т-образные пазы или направляющие и появляются в приспособлениях машин, зажимах и стеллажах для солнечных батарей. Когда необходимо совместить посадку заподлицо и высокую прочность на разрыв, часто выбирают оцинкованный болт класса 12,9.

Болт для плуга с оцинкованной потайной головкой и квадратной шейкой класса 12,9 Этот высокопрочный болт с потайной головкой и квадратной шейкой сидит заподлицо с углублениями и плотно захватывается, что делает его идеальным для износостойких пластин, режущих кромок и монтажных рам для солнечных батарей. Посмотреть продукт →

Головка под торцевой ключ, буртик, проушина и U-образные болты

Болты с головкой под торцевой ключ имеют внутренний шестигранник в цилиндрической головке, что делает их идеальными для узких карманов и узлов с высоким крутящим моментом. Болты с буртиком имеют прецизионно отшлифованный хвостовик без резьбы, который действует как шарнирный штифт или опорная поверхность. Рым-болты служат точками подъема, а U-образные болты удерживают трубы, валы и кабели на месте. Каждый из них отвечает более узкому, четко определенному требованию, и замена одного на другое обычно приводит к проблемам при установке.

Материалы болтов и классы прочности

Геометрия головки определяет, как вы установите болт; материал и марка определяют, выдержит ли соединение нагрузку. Углеродистая и низколегированная сталь используется в большинстве промышленных крепежных изделий, а нержавеющая сталь 304 используется, когда коррозионная стойкость имеет приоритет над максимальной прочностью.

На головке выштампованы метрические классы прочности. Первая цифра класса обозначает минимальную прочность на разрыв в сотнях мегапаскалей; вторая цифра представляет отношение предела текучести к пределу прочности. Болт марки 8,8 имеет минимальную прочность на разрыв 800 МПа и предел текучести 640 МПа. Увеличение до 10,9 дает предел прочности при растяжении 1000 МПа и предел текучести 900 МПа, а марка 12,9, находящаяся на вершине традиционной шкалы, обеспечивает предел прочности при растяжении 1200 МПа и предел текучести 1080 МПа.

Практический вывод состоит в том, что более высокая оценка не означает автоматически лучшую оценку. Более высокая прочность обеспечивает более высокую твердость и обычно меньшую пластичность, что делает крепеж более чувствительным к перекосу, ударным нагрузкам и плохой подготовке поверхности.

Поверхностная обработка и защита от коррозии

Классы прочности описывают, какую нагрузку может выдержать болт в первый день. Качество поверхности определяет, какая часть этой прочности останется после нескольких месяцев влажности, солевого тумана или химического воздействия. Глянцевое цинкование является наиболее распространенным защитным слоем для внутреннего оборудования и легко подвергающихся воздействию конструкций. Горячее цинкование обеспечивает гораздо более толстое цинковое покрытие и является стандартом для стальных конструкций, работающих на открытом воздухе. Черный оксид обеспечивает слабую защиту от коррозии, но обеспечивает хорошую смазывающую способность и чистый внешний вид. Для агрессивных сред нержавеющая сталь проще и надежнее любого покрытия.

Для прибрежных заводов, обледенелых дорог и линий химической обработки разница между оцинкованным и нержавеющим крепежом может измеряться годами службы. Тот же принцип применим к каждому компоненту сустава; полезный обзор Почему выбор коррозионностойкого материала имеет значение в суровых условиях объясняет, как этот выбор проявляется на практике.

Как выбрать правильный тип болта

Выполняйте выбор в фиксированном порядке, чтобы ничего не пропустить:

1. Определите, что должен делать сустав: выдерживать сдвиг, выдерживать растяжение, допускать вращение или допускать частую разборку.
2. Определите среду установки: в помещении, на открытом воздухе, в морской среде, в химической или высокотемпературной среде.
3. Рассчитайте необходимое усилие зажима и выберите марку с запасом прочности выше нее.
4. Подтвердите доступ к инструменту и зазор, затем выберите форму головки, соответствующую пространству и методу затяжки.
5. Решите, соответствует ли стандартная деталь каталога требованиям или оправдана нестандартная геометрия.

Две ошибки проявляются на практике снова и снова. Во-первых, это завышение требований к прочности при игнорировании отделки: болт 12,9 с посредственным покрытием может выйти из строя из-за коррозии за несколько лет до того, как болт 8,8 с горячим цинкованием обнаружит какие-либо повреждения. Во-вторых, предполагается, что каждое соединение можно заполнить стандартным болтом с шестигранной головкой. В фотоэлектрических батареях, кронштейнах автомобильных шасси и соединениях гидравлических масляных трубок пространство для установки часто настолько ограничено, а путь нагрузки настолько специфичен, что стандартная форма головки не может справиться с этой задачей.

Вот где изготовление болтов на заказ становится практическим ответом. Поставщик, обладающий возможностями холодной высадки, несколькими штамповочными станциями и опытом работы с марками стали и нержавеющей стали, может воспроизвести требуемую геометрию с правильным уровнем прочности и отделкой, не превращая проект в инженерное мероприятие.

Итог

Выбор болта — это последовательность компромиссов, а не поиск единственного наиболее эффективного варианта. Форма головки определяет, можно ли устанавливать и обслуживать болт; форма резьбы определяет способ передачи нагрузки; класс прочности определяет, какую нагрузку он может выдержать; и финиш определяет, как долго он будет нести эту нагрузку. Начните с применения, а не с каталога: назовите среду, рассчитайте нагрузку, проверьте доступ к инструменту и только потом выбирайте тип и спецификацию болта.