Путевые болты являются узкоспециализированным типом крепежных элементов, однако они достаточно распространены благодаря своему применению в строительстве железнодорожных линий. В других областях использования такие болты, как правило, не находят. Это связано с их специфическими свойствами и конструкцией, необходимыми для определённых условий эксплуатации.
Разновидности болтов по назначению
Современный рынок предлагает множество различных крепежных элементов, таких как гайки, винты, болты и шурупы. Эти компоненты востребованы во множестве сфер и окружают людей в повседневной жизни. Практически в каждой конструкции, начиная от промышленных установок и заканчивая электронными устройствами, присутствуют соединительные детали. Однако среди всего этого разнообразия именно болты пользуются наибольшей популярностью.
Болт представляет собой крепежный элемент, имеющий форму стержня, на котором нанесена метрическая резьба. Резьбовая часть служит для закручивания метиза в конструкцию или для монтажа гайки. На одной стороне болта располагается головка, которая может иметь шестигранную, квадратную или другую удобную форму. Болты чаще всего используются для соединения разборных конструкций. Среди главных преимуществ такого крепежа можно выделить простоту замены изношенного элемента, а также удобство как монтажа, так и демонтажа.
Основные виды болтов
Болты условно делятся на две основные категории — оцинкованные и черные. Черные болты, не имея никакого защиты и обработки, применяются в тех случаях, когда эстетические качества не имеют значения. К примеру, это могут быть скрытые соединения, или же когда конструкция предполагается дальнейшая покраска. Такие без покрытия болты находят широкое применение в машиностроении, промышленности и строительстве, а также в других сферах.
Что касается оцинкованных болтов, они используются в тех местах, где требуется не только внешняя привлекательность, но и долговечность соединения. Эти крепежные элементы демонстрируют устойчивость к коррозии, воздействию агрессивных веществ и обладают высокой прочностью, обеспечивая долгосрочное сохранение своего первоначального внешнего вида. Благодаря этим характеристикам оцинкованные болты можно применять как в производстве мебели и устройств, так и в различных конструкциях с разными назначениями. Примечательно, что все крепежные изделия могут подразделяться на дополнительные подкатегории, о которых и пойдет речь далее.
По форме головки и размерам
Форма и размеры головки болта напрямую зависят от его предназначения. Наиболее распространены шестигранные болты, в то время как квадратные, овальные и круглые варианты встречаются значительно реже. Всегда можно также встретить болты разных размеров, классифицируемых как увеличенные, уменьшенные, стандартные и нормальные.
Кроме того, различается и профиль головок болтов. Некоторые из них производятся с полукруглой или круглой формой, причём могут быть и оснащены отверстиями. Потайной тип головки отлично подходит для мебельной промышленности, поскольку он способствует максимально скрытому соединению и предотвращает случайное раскручивание.
По форме стержня
Чаще всего применяются болты, у которых диаметр стержня остаётся одинаковым по всей длине. Однако существуют и ступенчатые варианты, где гладкая часть имеет больший диаметр, чем участок с резьбой. Эти болты обычно имеют призматическую форму и используются для создания соединений, способных выдерживать высокие нагрузки и постоянное давление. В специфических нишах могут применяться специализированные варианты, производимые для определённых целей.
По шагу резьбы и её типу
По типу резьбы болты, как и другие крепежные изделия, также классифицируются. Общее количество доступных вариантов включает:
- метрическую;
- трапецеидальную;
- квадратную;
- дюймовую;
- трубную;
- упорную;
- прямоугольную.
Наиболее распространённой из этих разновидностей является метрическая резьба, которая может иметь как крупный, так и мелкий шаг.
По материалу изготовления, прочности и точности
Болты с шестигранной головкой также различаются по классу точности. Всего существует три уровня, маркируемых буквами A, B и C. Точность изготовления крепежа определяется показателем шероховатости резьбы, а также различиями между диаметрами стержня и местами опоры головок болта.
Болты с максимальным классом прочности A применяются для соединений, где требуется высокая точность, например, в машиностроении и приборостроении. При этом максимально допустимое расхождение между диаметром отверстия и болта не должно превышать 0,3 мм. Более распространены метизы класса точности B, подходящие для стандартных соединений. Здесь расхождения между диаметром отверстия и диаметром стержня могут достигать 1,5 мм. Болты класса C не требуют высоких требований. Они обычно используются в менее ответственных соединениях, где допустимы расхождения в размере до 3 мм. В зависимости от класса точности, производятся определённые марки стали, что напрямую влияет на прочность крепежных деталей. Наиболее часто употребляемыми материалами являются:
БОЛТЫ
Болт состоит из двух элементов: головки и стержня с резьбой (см. рис. 310, а).
На большинстве болтов имеется фаска на головке, что позволяет сгладить острые края и облегчает использование гаечного ключа при закручивании.
Болты с шестигранной головкой производятся в трёх исполнениях (см. рис. 310, в):
исполнение 1 — болты без отверстий в головке и стержне;
исполнение 2 — болты с отверстием для шплинта, расположенным на нарезанной части стержня;
исполнение 3 — болты с двумя отверстиями в головке, предназначенными для соединения нескольких болтов проволокой.
Болты исполнения 2 и 3 применяются для соединения деталей машин, которые подвергаются вибрациям, толчкам и ударам, способствующим самоотвинчиванию гаек и болтов. Использование шплинта или проволоки позволяет предотвратить это.
Основные размеры наиболее распространённых в машиностроении болтов с шестигранной головкой (нормальной точности, см. рис. 310, б) приведены в таблице 19.
Для каждого диаметра резьбы болта d существуют определённые размеры его головки. При одинаковом диаметре резьбы d, болт может изготовливаться разной длины l, которая стандартизирована. Также длина резьбы болта l0 стандартизирована и устанавливается в зависимости от диаметра d и длины l по ГОСТ 7798—70 (СТ СЭВ 4728—84).
Форма и размеры концов болтов с метрической резьбой должны соответствовать ГОСТ 12414—66 (СТ СЭВ 215—82).
На практике иногда возникает необходимость в создании чертежей стандартных резьбовых деталей (см. рис. 310, б).
Рабочий чертеж болта выполняется по размерам, указанным в соответствующем стандарте.
Обычно резьбовые крепежные детали изображаются так, чтобы ось их резьбы располагалась параллельно основной надписи чертежа.
Условное обозначение болта:
Болт 2 М16х1,5. 2аX75.68.09 ГОСТ 7798—70.
Расшифровывается следующим образом:
Болт — название детали; 2 — исполнение 2; М16 — тип и размер резьбы; 1,5 — величина мелкого шага резьбы; 2а — класс (степень) точности резьбы; 75 — длина болта; 68 — условная запись класса прочности 68, указывающая на сталь с определёнными механическими свойствами; 09 — цинковое покрытие; ГОСТ 7798—70 — размерный стандарт, гарантирующий, что болт имеет шестигранную головку и выполнен с нормальной точностью.
На учебных чертежах условное обозначение болта можно упростить: Болт 2M16X1,5X 75 ГОСТ 7798—70.
ГАЙКИ
Гайки навинчиваются на резьбовой конец болта, зажимая соединяемые детали между гайкой и головкой болта. В зависимости от формы, гайки могут быть шестигранными, квадратными или круглыми.
Наиболее распространены шестигранные гайки нормальной точности (см. рис. 311, а) производимые по ГОСТ 5915—70 (СТ СЭВ 3683—82) и имеющие два исполнения: с двумя и одной наружной фаской (см. рис. 311, б).
Чертеж гайки составляется по размерам, указанным в соответствующем стандарте. Выпускаются также низкие гайки по ГОСТ 5916—70 (СТ СЭВ 3685—82) и ГОСТ 15522—70, высокие гайки по ГОСТ 15523—70 (СТ СЭВ 5636—86) и особо высокие (ГОСТ 15525—70).
Для навинчивания без использования ключа применяются гайки-барашки с ушками (см. рис. 312), которые выбираются по ГОСТ 3032-76.
Шестигранная гайка нормальной точности в исполнении 1 по ГОСТ 5915—70 (см. рис. 311, б) на учебных чертежах обозначается:
Гайка М24.4 ГОСТ 5915—70.
Гайка-барашек, изготовленная по ГОСТ 3032—76, на учебных чертежах обозначается:
Гайка М24.4 ГОСТ 3032—76.
Классификация по типу резьбы
Существует множество типов резьбы, а болты также классифицируются по длине резьбы относительно стержня, и здесь также имеются разнообразные варианты. В первую очередь резьба делится на метрическую и дюймовую. В случае метрической резьбы измерение идёт в миллиметрах, в то время как дюймовая речь идет о единицах измерения в дюймах. При этом они между собой не имеют никакой принципиальной разницы. Масштабные таблицы соответствия метровой и дюймовой резьбы размещать здесь нецелесообразно, однако при необходимости такую информацию можно найти самостоятельно. Она может пригодиться в тех случаях, когда в спецификации указана дюймовая резьба, в то время как в продаже доступны только болты с метрической резьбой. Наглядно отметим, что никакой разницы здесь нет.
Также возможно наличие других типов резьбы, которые можно определить по внешнему виду:
- Прямоугольная резьба. Она применяется в условиях, когда требуются очень большие нагрузки, а крепеж должен обладать реальной прочностью.
- Упорная резьба. В этой конструкции сечение имеет треугольную форму. Болты с подобной резьбой чаще всего используются там, где присутствуют значительные боковые нагрузки. Таким образом, подобная резьба наиболее эффективна именно в условиях боковых разгрузок.
- Трапецеидальная резьба. В данном варианте выступы и впадины имеют форму трапеции. Болты с такой резьбой обладают повышенным трением и более надёжным креплением, что делает их менее склонными к самоотвинчиванию, что особенно необходимо при наличии вибрационных нагрузок.
Классификация болтов по прочности
Данный параметр регламентирован ГОСТом и в большинстве случаев имеет большое значение. В некоторых ситуациях он становится критически важным, например там, где от прочности болта зависит безопасность людей, а также там, где присутствуют высокие нагрузки. В быту, как правило, вопрос прочности не стоит остро — зачастую выбирают крепеж по размеру. Однако, если предполагаются серьёзные нагрузки, целесообразнее использовать более дорогие, но надёжные болты.
Прочность обозначается цифрами от 3,6 до 12,9. Например, 3,6 указывает на болты из нелегированной стали без дополнительной закалки. 12,9 означает легированную сталь с минимальным содержанием серы и фосфора, что существенно повышает прочность. 4,6 соответствует болтам из углеродистой стали, 8,8 — стали с добавлением компонентов и закалки. Чем выше это число, тем крепче болт. Тем не менее, какие именно нагрузки способен выдерживать тот или иной крепеж также зависит от размерности деталей и других факторов, таких как тип резьбы, указанный ранее.
Виды болтов по типу и шагу резьбы
Болты, как и гайки, различаются по типу резьбы. Резьба может быть метрической, дюймовой, трапециедальной, трубной, квадратной, прямоугольной и упорной. Наиболее применяемая — метрическая резьба, которая подразделяется на два типа: с мелким и крупным шагом.
Исполнение — это конструктивная деталь, определяемая стандартами, например, ГОСТ или DIN.
К примеру, в шестигранных болтах исполнение может включать особые условия, такие как стопорение резьбового соединения. Для этого на головке болта или в конце резьбовой части могут быть сделаны отверстия для проволоки или шплинта, позволяющие дополнительно фиксировать соединение.
Также может возникнуть необходимость уменьшить вес болта со сохранением его размеров и прочности. В данном случае на головке болта делается углубление.
Виды болтов по классу точности, прочности и материалу
Болты с шестигранной головкой классифицируются также по классу точности. Всего существует три класса, обозначаемых латинскими буквами A, B и C. Класс точности подразумевает степень шероховатости резьбы, а также разницу между диаметрами стержня и опорными поверхностями головок. Так, болты класса точности A используют при ответственных сборках, например, в точном приборостроении.
Разница в диаметрах между болтом и отверстием не должна превышать 0,25 — 0,30 миллиметров. Класс точности B является наиболее распространённым. Такие болты используются в отверстиях, где диаметр больше диаметра стержня на 1 — 1,5 миллиметра. Для болтов класса точности C допустимо значительное расхождение между стержнем и отверстием — данное значение может достигать 3 миллиметров. Эти болты обычно применяют для менее ответственных соединений.
В зависимости от назначения болтов, для их производства могут использоваться различные марки стали. В связи с этим различные виды болтов могут иметь различную прочность. Для их изготовления используются такие материалы, как: обычная качество стали; качественная конструкционная углеродистая сталь; нержавеющая, устойчивая к коррозии; жаропрочная сталь; легированная углеродистая сталь; низколегированная конструкционная сталь для сварных соединений; жаропрочная релаксационная сталь; технический титан; сплавы титана; медь; латунь.
Болты ГОСТ и DIN
Многих интересует вопрос: актуален ли ГОСТ на болты, и действительно ли он не изменился с советских времён. Проанализировать это довольно сложно, поскольку само понятие ГОСТ претерпело изменение. Более того, с декабря 2002 года, после принятия Федерального закона о техническом регулировании, понятия стандарт и технический регламент стали различными категориями, что привело к тому, что ГОСТы утратили свой обязательный характер. Кроме того, при закупке разнообразных крепежей от разных производителей, например, высокопрочных болтов, можно с уверенностью утверждать, что ГОСТ не охватывает всё разнообразие ассортимента. Некоторые изделия по стандарту DIN могут не иметь соответствия по ГОСТу, и именно стандарт DIN зарекомендует себя на международной арене как наиболее актуальный. Например, болт ГОСТ 7798-70 соответствует как изделию DIN 931, так и DIN 933, что подтверждает довольно частую путаницу между понятиями.
Производители предлагают различные типы болтов, такие как полукруглая головка DIN 603 для работы с деревом, которая может быть выполнена с усами или подголовником, предотвращающим вращение в проектном положении. Хотя такое изделие чаще всего именуют мебельным, его также часто используют в приборостроении, дорожном строительстве, конструкциях мостов и машиностроении.
Существуют также болты с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником DIN 912, которые применяются в труднодоступных местах. Обычно эти метизы рассматриваются как винты, поскольку чаще всего устанавливаются в резьбовые отверстия, в то время как с гайкой они используются гораздо реже. Таким образом, если вы ищете «болты с внутренним шестигранником», стоит обратить внимание и на винты с тем же названием.
Откидные болты DIN 444 используются во многих промышленных секторах — для соединения деталей станков, в приборостроении, и строительстве. В сочетании с анкерами такие болты направлены на надёжный монтаж различных креплений в потолках и стенах.
В дополнение к этому, болты DIN 6921 часто используются с гайками той же резьбы для формирования соединений повышенной надежности. Болт с фланцем, или прессшайбой, имеет фланец, который может быть как плоским, так и рельефным с зубцами, предотвращающими ослабление соединения при вибрациях.
Отдельной категорией являются анкерные болты, которые имеют множество разновидностей. Данная конструкция тщательно продумана, чтобы обеспечить надёжное крепление метиза в бетоне или кирпичной кладке.
При выборе болта для конкретной задачи, важно сначала обратить внимание на его назначение и форму. Только после этого стоит рассмотреть размеры, материал, класс прочности и защитное покрытие крепежа.
Выбор болта по типу материала
Из каких материалов изготавливаются болты, доступные в продаже в нашей стране? Ассортимент очень обширен, но к наиболее популярным материалам относятся:
Нержавеющая сталь представляет собой сплав низкоуглеродистой стали с добавлением определенного процента хрома. Как следует из названия, одним из главных свойств нержавейки является стойкость к коррозии. В отличие от изделий с покрытием, болты из нержавеющей стали не подвергаются окислению, даже при повреждениях поверхности — оксидная пленка хрома надёжно защищает внутренние участки от внешних воздействий. Тем не менее, продукция из этого материала ценится и за отсутствие магнитных свойств, что крайне важно для определённых отраслей промышленности.
Однако среди пользователей существует распространенное заблуждение, что нержавеющая сталь обладает большей прочностью, чем обычная сталь. На самом деле у нержавеющей стали низкая концентрация углерода, что делает невозможным её дополнительное упрочнение закалкой. Поэтому болты из нержавеющей стали могут быть несколько прочнее, чем аналогичные изделия из простой стали, но при этом заметно уступают метизам из закаленного металла.
Обычная сталь считается наиболее распространённым материалом для производства крепежа, включая болты. Они могут поставляться как в простом исполнении, так и с разнообразными защитными покрытиями, такими как оцинкованные, хромированные, оксидированные или фосфатированные. Стальные болты производят из различных марок углеродистой стали, которые по качеству подразделяются на стали обыкновенного, качественного, повышенного и высококачественного классов. С помощью различных технологий и термической обработки можно из одной марки стали получать болты, относящиеся к различным классам прочности. Превосходный плюс изделий из обычной стали заключается в их доступной цене.
Кремниевая бронза — сплав меди с оловом и небольшим добавлением кремния. В основном такие болты востребованы в судостроении и морском строительстве. В сочетании с деревом, бронза демонстрирует меньшую подверженность разрушению, чем нержавеющая сталь, и при этом обеспечивает большее прочностное качество, по сравнению с латунью, которая не окисляется. Такой сплав имеет привлекательный внешний вид и достаточную прочность, однако его высокая стоимость является серьёзным недостатком.
Латунь — это сплав меди с цинком, который обладает высокой стойкостью к коррозии. Обычно из этого сплава производят крепежные изделия, которые применяются при сравнительно небольших нагрузках. Болты из латуни встречаются в продаже достаточно редко и чаще всего используются для фиксации лёгких деталей, кожухов и панелей в различных устройствах. Некоторые типы метизов из этого материала также активно применяются в мебельной промышленности.
Алюминий обладает высокой устойчивостью к коррозии, как и нержавеющая сталь, сохраняя полезные свойства даже при повреждении. Однако этот цветной металл очень мягкий, и в чистом виде для производства болтов он практически не используется. Чаще всего производители изготавливают крепеж из алюминиевых сплавов с марганцем, кремнием, цинком и железом, что увеличивает их прочностные характеристики.
