Болт – крепежное изделие, изготовление которого регламентировано ГОСТ 27017. Согласно стандарту, болт имеет форму цилиндрического стержня с головкой, на котором нарезана наружная резьба. Болт используют для фиксации совместно с гайкой или устанавливают в резьбовое отверстие. Резьба на болтах бывает метрической или дюймовой. Стандарты резьбы регламентированы ГОСТ 11708, системами стандартизации ISO (международной) или ANSI (американской).
Разнообразие форм
Болтовым соединением считается не только комплект из болта с гайкой, но также вворачиваемый в резьбовое отверстие на детали болт, или как его ещё называют, ввертной. Нет чёткой конкретизации этого вида крепежного изделия, из-за чего болты часто путают с винтами, называя одни другими и наоборот.
Нет единого стандарта головки болта. Существует большое количество изделий с нестандартными головками: квадратными, шестигранными, звездообразными, овальными, коническими, Т-образными, потайными, откидными, костыльковыми, с фланцами или без таковых. Выпускают специальные анкерные болты, изогнутые или с коническим концом, с анкерными плитами и прочий специализированный крепеж.
В связи с тем, что потребности в болтах очень разнообразны, разработан пакет стандартов, в соответствии с которыми производители метизов в нашей стране изготавливают болты и гайки. Этот пакет весьма обширный. Он соответствует в большинстве случаев европейским стандартам DIN EN и международным стандартам ISO.
Назначение болтов и гаек
Большая часть болтов и гаек с шайбами – универсальные. Они широко применяются в строительстве, машиностроении. К этой категории относятся болты и гайки нормальной или повышенной точности. Они имеют шестигранную головку, на стержне болта и внутренней поверхности гайки нанесена метрическая резьба. Изготавливают их обычно из высокопрочной стали.
Но также есть специализированные крепежные изделия, которые отличаются видом и назначением. По конструкции, например, выпускают такие разные болты: анкерные, фундаментные изогнутые, рым-болты с проушинами и кольцами, с Т-образными головками, с потайными головками, с квадратными подголовками, с лысками или усами, с внутренними шестигранниками и т. д. Каждое из таких крепежных изделий используют для специального соединения, фиксации конкретных элементов.
Помимо формы специальные болты выпускают для решения особых задач. Они имеют узкое назначение, например, используются для соединения рельсов на железной дороге или при сборке точных механизмов. Свои болты применяют при строительстве мостов, изготовлении узлов в машинах и др.
Материалы
Болты и болтовые комплекты изготавливают из углеродистой конструкционной легированной стали. Для повышения прочности и улучшения эксплуатационных характеристик наносят покрытие:
- цинковое;
- хромовое;
- титановое;
- многослойное.
Также производят метизы из сплавов: латунных, медных, алюминиевых. Некоторые специальные болты или элементы болтов изготавливают из конструкционных пластмасс, композитных материалов.
На высокопрочные болты, а также используемые вместе с ними гайки и шайбы для увеличения прочности и защиты от коррозии наносят горячее цинковое покрытием. Кроме него могут применяться ламельные или термодиффузионные покрытия. Также возможно нанесение других защитных составов на заказ с учетом специфики использования метизов.
Надежность соединения болтами
Крепеж должен обеспечивать прочность и надежность фиксации. Однако при использовании любого вида метизов существуют некоторые проблемы или особенности, которые необходимо учитывать при работе. Проблемы болтовых соединений такие же, как и у прочих резьбовых, а именно:
- Необходимо найти верное соотношение между прочностью метиза и силой, необходимой для его затягивания. Затяжка должна быть такой, чтобы соединение получилось плотным и надежным. При этом не должны пострадать как стержень болта, так и резьба на нём, на гайке или в резьбовом отверстии для ввертного болта.
- При затягивании болта и при дальнейшей эксплуатации изделия важно не допускать изгиба крепежа. Для этого необходимо центрировать нагрузку при монтаже и использовании объекта. Иначе болт или резьба на нём деформируются, что приведёт к ослаблению соединения.
- Если используются высокопрочные метизы, важно, чтобы характеристики прочности болта и гайки или резьбового отверстия под ввертной болт соответствовали друг другу.
Всего существует 12 классов прочности для резьбовых изделий – болтов, шпилек, винтов. Для них выпускают шайбы с разнообразными параметрами: они имеют различный диаметр, толщину, прочность. Такое разнообразие приводит к тому, что количество комбинаций с использованием болтов получается очень большим. Значительная часть болтовых соединений комплектуется или устанавливается неправильно, с нарушениями, из-за этого испытывает повышенную нагрузку и не может обеспечивать ожидаемую прочность и надежность в течение всего срока использования.
Чтобы этого не произошло, необходимо осевое выравнивание. Для этого на внутренней стороне головки болта делают центрирующие пояса. Этой же цели служат концентричные втулки, сферические и пружинные шайбы, гайки с кольцевыми выборками. Ещё один способ правильно произвести болтовое соединение – оставить зазор при посадке. Для недопущения деформации при установке болта необходимо контролировать силу затягивания. Это помогают сделать сигнальные шайбы. Также используют динамометрические ключи.
Способов правильно произвести болтовое соединение много, но не все они решают проблему полностью.
В европейских странах действуют стандарты EN 14399-1 – EN 14399-6. Они регламентируют высокопрочные соединения, причем в них расписано буквально всё: форма применяемых шайб, коэффициенты закручивания, а также то, как сделать соединение податливым, производя пластическую деформацию стержня болта или резьбы на болте и гайке.
Согласно этим стандартам, силу затягивания регулируют углом, на который поворачивается гайка, а также величиной крутящего момента или величиной удлинения болта. Для защиты от деформации важно именно предварительное натяжение при установке.
На основе этих европейских стандартов были разработаны соответствующие им отечественные ГОСТ 32484.1-2013 - ГОСТ 32484.6-2013. И те, и другие содержат описания болтокомплектов, то есть комплектов из болта, гайки, шайбы. Формализация таких крепежных комплектов помогает не допускать смешивания метизов, которые не соответствуют друг другу и не обеспечивают надежное соединение.
Новации для повышения надежности болтовых соединений
Предлагаемые решения для регулировки силы, с которой затягивается болт, не всегда удобны. К таким решениям относят угол поворота гайки, величину крутящего момента, удлинения болта, а также проворачивание комплектной шайбы вместе с сигнальной шайбой и другие способы. Они неудобны тем, что нужно использовать контргайки, пружинные гайки и прочие приспособления. При их применении точная сила затягивания неизвестна. Для её определения нужен откалиброванный динамометрический ключ, а такой инструмент не всегда есть у мастера.
Для решения этой проблемы был разработан метод визуализации силы затяжки болтов: в метиз интегрирован специальный индикатор, который изменяет цвет в соответствии с силой, прилагаемой для его затягивания. Такие болты с визуальной индикацией используют для высокоточных соединений. Для обычной эксплуатации типовых объектов они чрезмерны.
