Что такое высокопрочный крепеж и где он применяется?

Крепежные резьбовые соединения, у которых предел прочности на растяжение составляет 800 МПа и выше, относятся к категории высокопрочного крепежа. Если обратиться к стандарту Р ИСО 898-1-2014, то мы увидим, что этот показатель соответствует категории прочности 8.8 для болтов, шпилек и винтов.

Для получения метизов с такими превосходными механическими характеристиками применяются специальные материалы и технологии. При производстве изделий прочностью от 8.8 до 12.9 класса используются углеродистые и легированные стали марок 20, 35, 40Х, 20Г2Р, 30ХГСА, 65Г. В материал вносят добавки марганца, хрома, бора и молибдена с целью получения требуемых свойств болтов. Содержание углерода в стали не должно превышать 0,4 %.

Изделия изготавливают методами холодной и горячей высадки. Избыточные напряжения, вызванные объемной штамповкой, снимают нормализацией. В завершении производят закалку метизов для получения требуемой прочности. Термообработка проводится в защитной среде, которая исключает обезуглероживание поверхности детали.

Конструктивные преимущества

Высокопрочный крепеж может эксплуатироваться при нагрузках и в условиях, при которых другие виды соединений просто не работают. Например, его временное сопротивление находится в пределах от 800 до 1200 МПа. При этом у него есть ряд других достоинств:

• Возможность получения бессдвиговых соединений за счет большого усилия затяжки. В результате на поверхностях соприкосновения головки болта, торцов гайки, шайбы и конструкционных элементов возникает трение, препятствующее сдвигу. Надежность такой сборки может быть обеспечена с помощью высокопрочных болтокомплектов. Последние состоят из болтов, гаек и шайб, специально подобранных классов прочности, произведённых одним изготовителем. Эти требования к болтокомплектам действовали ранее в зарубежных нормативных документах DIN и EN, а теперь пришли в Россию в виде ГОСТ 32484.1-2013. Например, российский нормативный документ, как и международный EN 14399-1:2005, рекомендует для комплекта болт-гайка употреблять класс 8.8 для болта и 8 для гайки. С целью дополнительного повышения трения в зоне контакта болтокомплектов при монтаже иногда используют пескоструйную зачистку.
• Возможность использования метизов меньших диаметров при сохранении прочности крепежа либо уменьшение их количества, что позволяет оптимизировать металлоёмкость и стоимость конструкции на этапе проектирования и комплектации. Так, на 2-й всероссийской конференции метизников (26–27 октября 2005 года) было отмечено, что при использовании высокопрочных болтов для сборки автомобилей ВАЗ наблюдается снижение веса машинокомплекта крепежа из-за уменьшения размера под ключ и повышается надежность резьбовых соединений при эксплуатации автомобиля.
• Возможность надежной работы конструкций при постоянных и переменных нагрузках (вибрационных, сейсмических, температурных).
• Эксплуатация в различных климатических условиях (исполнение «У» и «ХЛ»).

Столь широкий диапазон возможностей привел к тому, что в 60-х годах в европейских странах и США болтовые высокопрочные соединения вытеснили заклепочные при сборке ответственных металлоконструкций, железнодорожных и автомобильных мостов, тяжелого кранового оборудования и высотных зданий. Стоит заметить, что правильный выбор затяжки высокопрочных болтокомплектов повышает стойкость к вибрационным нагрузкам по сравнению с обычными заклепками почти в два раза.

Области применения

Характеристики высокопрочного крепежа привели к его широкому потреблению в мостостроении (применяются цилиндрические и конические болты по ГОСТ Р 53664-2009), автомобиле- и судостроении, тяжелом машиностроении, промышленном и энергетическом оборудовании (станки, генераторы, турбины, насосы), а также при сборке строительных металлоконструкций.

Машиностроительными заводами и строительными предприятиями используются высокопрочные болты следующих типов:

• С шестигранной головкой по ГОСТ 10602 (категория точности В, длина от 150 до 500 мм, диаметр от М52 до М150 мм), ГОСТ 18125 (класс точности А и В, резьба от М52 до М150, длина от 140 до 500 мм), ГОСТ 15589 (класс точности С, от М10 до М48), ГОСТ 7798 (класс точности В с диаметром резьбы от М6 до М48, 4 варианта исполнения головки).
• Откидные — с круглой головкой, отверстием под шплинт, с диаметром резьбы от М5 до М36, класса точности В и С в соответствии с ГОСТ 3033.
• Усиленные к обработанным станочным пазам диаметром от М16 до М42 по стандарту 12459.
• С уменьшенной головкой диаметром от М6 до М 48 мм, класса точности С согласно ГОСТ 15590.

ООО «КЕРН» производит высокопрочный крепеж различных классов. Ознакомиться с номенклатурой выпускаемых изделий можно в нашем каталоге.