Все о высокопрочных болтах

Знать все о высокопрочных болтах необходимо не только сотрудникам машиностроительных предприятий. Необходима эта информация и самым обычным людям, которые пытаются создавать сложные конструкции. Различия в видах и маркировках, особенностях эксплуатации, габаритах и массе крайне актуальны.

На высокопрочные болты есть официальный действующий ГОСТ 52644-2006. В данном акте нормируются:

• габариты болтов;

• длина резьбы такого крепежа;

• вариации конструктивных элементов и исполнений;

• коэффициенты закручивания;

• теоретическая масса каждого изделия.

На них распространяется еще и стандарт DIN 6914. По умолчанию это изделие имеет шестигранную головку под ключ. Оно предназначается для высоконапряженных стальных соединений. Диаметр крепежа может составлять от М12 до М36. Их размер колеблется от 3 до 24 см.

Такие болты могут использоваться в машиностроении, в двигателестроении. Они пригодятся еще и для участков, где действует сильная вибрация; их можно, наконец, использовать в строительных конструкциях различного рода. Большую роль, однако, играет правильно выбранное усилие затягивания. Слишком слабый нажим часто приводит к преждевременному разрушению соединения, слишком сильный — способен навредить крепежу или соединяемым конструкциям.

Некоторые области использования особо прочного крепежа уже названы. Но его можно использовать не только для металлоконструкций в строительстве и машиностроении, как часто думают. Эти изделия нужны также для сельскохозяйственной техники и для железнодорожных креплений. Главная особенность — пригодность для таких монтажных соединений, которые подвергаются очень большой нагрузке, и где поэтому нельзя применять стандартные способы фиксации. Подобный крепеж востребован даже в самом «тяжелом» строительстве — при сооружении мостов, туннелей, высоких башен и вышек.

Любые части высокопрочных болтов, разумеется, должны иметь повышенную надежность и механическую крепость. Все соединения, где использован такой крепеж, относят к сдвигоустойчивой категории. При использовании подобного крепежа рассверливать либо прочищать отверстия не потребуется. Ввинчивать высокопрочный болт можно не только в металл, но и в железобетон. Отдельно стоит сказать о болтах под шестигранник.

Есть еще изделия с уменьшенной высотой головки (а один их подвид рассчитан под маленькие ключи). Однако изделия с внутренним шестигранником хороши благодаря:

• большему удобству;

• повышенной прочности;

• оптимальной надежности.

Класс прочности болтов в России должен соответствовать официальному ГОСТ. Принято выделять 11 категорий такого крепежа. В высокопрочную группу входят только изделия не ниже класса 9,8. Первая цифра при умножении на 100 дает показатель наибольшей прочности. Умножение на 10 второй цифры позволяет установить соотносимый максимум прочности.

Высокопрочный болт должен быть рассчитан на эксплуатацию в суровом климате, если его маркируют буквами «ХЛ». Обозначение «У» говорит, что изделие выдержит среднюю степень охлаждения. Соединения с контролируемым натяжением должны заноситься в специальный журнал. Расчетное значение силы закручивания нельзя превышать более чем на 15%.

Возвращаясь к маркировке по ГОСТ 22353-77, стоит отметить такую структуру:

• сначала буквенное обозначение производителя;

• кратковременное сопротивление (в мегапаскалях), уменьшенное в 10 раз;

• климатическое исполнение;

• номер выполненной плавки.

Что касается ГОСТ 2006 года, то соответствующая ему маркировка указывает:

• фирменное клеймо;

• категорию прочности по актуальному стандарту;

• климатическую категорию;

• номер выполненной плавки;

• буква S (характерная для изделий с увеличенным габаритом под ключ).

Болты высокой прочности получают на основе углеродистой стали с добавлением легирующих компонентов. Выбирают только те марки стали, которые особо крепки и стойки к механическим воздействиям. Отработанные современные технологии — это горячая или холодная «высадка заготовок». Такие методики позволяют существенно нарастить крепость вырабатываемого сплава.

Узнать эти параметры проще всего в таблице ниже:

У болтов М24 ключевые показатели таковы:

• головка высотой 15 мм;

• габарит под ключ – 36 мм;

• промежутки резьбы – 2 или 3 мм;

• длина – не менее 60 и не более 150 мм.

У М27 эти же параметры составят:

• 17 мм;

• 41 мм;

• 2 или 3 мм;

• 80—200 мм соответственно.

Специалисты еще в 1970-х годах обратили внимание, что даже высокопрочный крепеж требует внимательного наблюдения в первые 1—3 года. В это время вероятна «стрельба» даже без видимых проявлений внешних нагрузок. Перед началом использования потому необходимы очень тщательные приготовления. Метизы расконсервируют по всей процедуре и очищают от грязи, ржавчины. Дополнительно прогоняют резьбу на отбракованных болтах и гайках, после чего обновляют слой смазки.

Подготовка проводится двумя различными способами. Один из вариантов подразумевает использование решетчатой емкости (а при небольших размерах работы используют просто ведро, в котором пробивают гвоздем дыры). В бочонке кипятят воду, куда желательно добавить произвольно подобранное чистящее вещество. Подойдет даже порошок для ручной стирки.

Слив воду, высокопрочные болты нужно будет на 60—120 секунд погрузить в резервуар, где находится 85% бензина и 15% автола. С разогретых металлоизделий углеводород скоро улетучится, а специальное масло однородным слоем распределится по поверхности. В результате коэффициент затяжки окажется равен 0,18. Если закручивающий коэффициент надо уменьшить до 0,12, потребуется парафинирование. Очистка в этом случае производится стандартным образом. Следующий шаг — помещение гаек на 10—15 минут в жидкий парафин; после их извлечения требуется позволить избытку реагента стечь.

Если планируется установка болтового крепления с возможностью дальнейшей разборки, рекомендуется составлять специальный проект, в котором учитывают проектную нагрузку. Раньше всего осматривают все конструкции и выясняют, насколько они соответствуют указаниям проекта и разделу СНиП III-18-75. Отверстия совмещают, а затем все части соединяют с использованием монтажных пробок. Далее потребуется:

• в свободные (не закрытые) каналы ввести крепежи;

• оценить линейные параметры изготовленных сборок;

• плотно стянуть пакет;

• натянуть болты точно на усилие, прописанное в проекте;

• вытащить заглушки;

• ввести в высвобожденные проходы оставшийся крепеж;

• натягивать их до требуемого усилия.

Колебания толщины элементов, тестируемой с использованием щупа и накладки, могут составлять максимум 0,05 см. Если этот перепад составляет больше 0,05 см, но не более 0,3 см, то плавный изгиб достигают при помощи сглаживания наждачным камнем. Процедура производится на участке до 3 см от линии обреза детали. Уклон не должен быть круче 1 к 10.

При расчете длины используемых болтов учитывают прежде всего толщину пакета. Когда производится сверление отверстий на обработанных поверхностях, для постановки болтов могут применяться только охладительные жидкости без содержания масла. Важно: везде, где должны применяться высокопрочные болты, другие виды крепежа использовать нельзя, даже на этапе сборки. Это обесценивает все усилия по повышению прочности сцепления. Фиксация каждого болта производится с использованием двух шайб повышенной крепости: одна – под болтовой головкой, а другая закладывается под гайку.

Гайки требуется затягивать с силой, записанной в проекте. Какая-либо еще фиксация их не нужна. В тот момент, когда ставится болт, эти гайки должны неограниченно крутиться по нарезам при воздействии рукой. Если это условие не соблюдается, проблемный крепеж заменяют, а признанные некачественными изделия нуждаются в повторении подготовительных процедур.

Расчет искомого параметра проводится по формуле M = PxdxK. Эти множители обозначают соответственно натягивающее усилие (в килограмм-силах), номинал диаметра, закручивающий коэффициент. Последний показатель принимают на уровне либо 0,18 (для болтов по ГОСТ 22353-77 и 22356-77), либо 0,12 (при применении иных норм). Коэффициенты закручивания, указанные в фирменных сертификатах, для расчетов использовать нельзя. Если на какой-то узел приходится не более 15 болтов, а также при работе в труднодоступных местах, уровень натяжения может определяться с применением динамометрических ключей.

Создаваемый ключом закручивающий момент регистрируют, когда идет движение, наращивающее натяжение. Эта работа должна выполняться плавно и без малейших рывков. Важно: все динамометрические ключи подлежат нумерации и тарированию. Последняя процедура проводится перед началом каждой смены. Фактический момент закручивания не может превышать расчетный показатель более чем на 20%.

Контролеры проверяют все высокопрочные болты вне зависимости от способа натяжения. Они должны выяснить, все ли крепежные изделия оснащены положенной маркировкой. Также контролируется постановка шайб под каждую головку, под каждую гайку. Плотность стяжки в пакете оценивается с помощью щупа толщиной ровно 0,3 мм. Этот щуп должен встретить преграду в зоне, ограниченной шайбой.

Когда болтовые крепежи готовят путем парафинирования, около этих клейм тем же керном наносится литера «П». При незначительных масштабах работ регулировать натягивающее усилие нужно ручным приспособлением для болтов сечением от 20 до 24 мм. Толщина пакета при этом может составлять до 14 см. В обслуживаемый пакет может входить до 7 рабочих тел.

Процедура натягивания болтов такова:

• затягивают все крепежи, используя установочный ключ с рукоятью до 0,3 м;

• гайки и выпирающие части покрывают рисками, используя краску либо мел;

• гайки прокручивают на угол от 150 до 210 градусов (тут уже годится любой ключ);

• контролируют натягивание просто по моменту закручивания.

О том, как выкрутить высокопрочный болт, смотрите в следующем видео.