КЛАССИФИКАЦИЯ БОЛТОВ

ВИДЫ БОЛТОВ И ТИПОРАЗМЕРЫ

К болтам относятся стержни с винтовой канавкой на одном кон­це и головкой на другом, служащие для разъемных соединений от­дельных частей машин и конструкций при помощи гайки.

По форме головки болты разделяются на болты с многогран­ной головкой, чаще всего с шестигранной, и болты с фасонной го­ловкой (полукруглой, потайной, клеммные, закладные, стыковые и др.).

Наибольшее распространение получили болты с шестигранной головкой, которые применяются в соединениях, испытывающих на­грузки самого различного характера: статические, циклические, ди­намические (ударного характера). Болты с шестигранной головкой используются как тяжелонагруженные детали в двигателях внут­реннего сгорания (шатунные болты), в ходовой части гусеничных тракторов (башмачные болты), во фланцевых соединениях сосудов, находящихся под давлением, и др.

Болты с шестигранной головкой различаются:

1. По диаметру резьбы и безрезьбовой части стержня.

Стандарты включают болты с диаметром резьбы от 1,6 до 160мм. Наибольшее применение имеют болты с диаметром резьбы до 48 мм. Стандарты на эти 'болты выделены в самостоятельную группу.

По диаметру гладкой (безрезьбовой) части стержня болты раз­деляются на:

а) болты с диаметром гладкой части стержня, равным наруж­ному диаметру резьбы (ГОСТ 7796—70, ГОСТ 7798—70, ГОСТ 7805—70, ГОСТ 7808—70 и др.);

б) болты с диаметром гладкой части стержня, приблизительно равным среднему диаметру резьбы (ГОСТ 7795—70, ГОСТ 7811— 70, ГОСТ 15590—70). Эти болты для улучшения центрирования стер­жня в отверстии скрепляемых деталей имеют направляющий подго­ловок длиной не менее половины диаметра.

2. По длине стержня и длине резьбы.

Длина стержня болтов колеблется в широком диапазоне от 1,0 d до 10—30 d (d—диаметр резьбы).

Абсолютная длина резьбовой части стержня увеличивается с увеличением диаметра стержня, а относительная длина — уменьша­ется и составляет от 5 d до 2 d. Различают болты с резьбой до го­ловки и имеющие безрезьбовой участок стержня.

3. По размеру «под ключ» S.

Существуют болты с нормальным размером «под ключ» S= 1,5—1,6 d и с уменьшенным S = 1,3—1,4 d. Болты с уменьшенным размером «под ключ» имеют соответственно меньшую опорную по­верхность и поэтому могут применяться в соединениях с понижен­ными требованиями к прочности на смятие под головкой.

Болты с шестигранной головкой изготовляются в нескольких ис­полнениях: основное (рис. 1,а) (без отверстий или углублений), с отверстиями в стержне или головке (рис. 1,6, в) или с углублением в головке '(рис. 1, г, д). Болты с отверстиями в головке или в стер­жне применяются в соединениях, требующих предохранения от самоотвинчивания. Стопорение осуществляется с помощью шплинтов (проволоки), вставляемых в отверстие, просверленное в стержне или головке болта. Углубление в головке выполняется для облегчения оформления шестигранника в процессе безотходной высадки го­ловки.

г д

Рис. 1. Виды болтов с шестигранной головкой

Головка болта может иметь опорную шайбу (рис. 1,а). При изготовлении головки болтов с опорной шайбой уменьшается вели­чина смещения оси опорной поверхности относительно оси стержня и снижается вероятность появления заусенцев на опорной поверх­ности.

4. По точности изготовления (повышенной, нормальной, грубой).

Болты разной степени точности отличаются:

а) точностью выполнения размеров (диаметра, длины, высоты головки и др.);

б) величиной отклонения от правильной геометрической формы (несоосности головки и стержня, резьбовой и безрезьбовой частей стержня, неперпендикулярности опорной поверхности головки от­носительно оси стержня, уклона граней и т. д.);

в) дефектами внешнего вида (срезами или сколами металла на гранях, заусенцами на опорной поверхности, выкрашиванием ни­ток резьбы и др.).

Дефекты внешнего вида и величины отклонений от правильной геометрической формы для болтов с диаметром резьбы до 48 мм регламентируются ГОСТ 1759—70.

Болты с фасонной головкой в зависимости от вида головки и подголовка предназначаются преимущественно для соединения кон­струкций из дерева и листового металла. Стандарты на болты с фа­сонной головкой охватывают болты с диаметром резьбы от 5 до 24 мм длиной от 2 d до 30 d. В зависимости от формы и размера го­ловки и типа подголовка болты изготавливают: с полукруглой го­ловкой и усом (рис. 2,а); с полукруглой головкой и квадратным подголовном (рис. 2,6); с потайной головкой и усом (рис. 2,в); с потай­ной головкой и квадратным подголовком (рис. 2,г); шинные (с по­тайной головкой) D=1,7—1,8 d, где D—диаметр головки.

Стандарты на болты с полукруглой головкой включают болты с облегченной головкой .D=1,7—1,8 d, с нормальной головкой D=2,2—2,3 d и увеличенной головкой (.D=3,0 d). Потайные головки бывают облегченные и нормальные.

Рис. 2. Виды болтов с фасонной головкой

Болты с фасонной головкой изготавливают грубой точности с резьбой крупного шага по ГОСТ 16093—70.

Болты с увеличенным диаметром головки (свыше 2d) при­меняют преимущественно для крепления деревянных конструкций, так как большая опорная поверхность под головкой уменьшает ве­роятность смятия древесины. Болты с диаметром головки менее 2 d применяют в основном для соединения конструкций из металла.

Болты закладные, клеммные и стыковые применяют для рельсо­вых скреплений железнодорожного пути. Клеммные и закладные болты изготовляют одного диаметра резьбы — 22 мм с крупным ша­гом (преимущественно горячей штамповкой). Стыковые болты из­готавливают горячей штамповкой.

МАТЕРИАЛ И КЛАССЫ ПРОЧНОСТИ БОЛТОВ

Механические свойства крепежных изделий с диаметром резь­бы до 48 мм и материалы для их производства регламентируются ГОСТ 1759—70.

Для болтов установлены три группы материалов: углеродистые и легированные стали; коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростой­кие и теплоустойчивые стали; цветные сплавы.

В основном применяют болты из углеродистых и легированных сталей; болты, изготовленные из материалов второй и третьей груп­пы, применяют в специальных случаях при жестких требованиях к жаропрочности, коррозионной стойкости, габаритам и весу соедине­ний.

Болты изготавливают как из спокойных, так и из кипящих ста­лей. Учитывая, что кипящие стали более склонны к хладноломкости,

чем стали спокойной выплавки, их применение для крепежных из­делий ограничено.

Из углеродистых и легированных сталей в ГОСТ 1759—70 пре­дусмотрено изготовление болтов двенадцати классов прочности, из коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких сталей шести групп и цветных металлов также шести групп материалов.

Классы прочности охватывают диапазон временного сопротивле­ния от 30 до 160, кгс/мм². Под классам прочности понимается комплекс механических свойств, включающий временное сопротивление, пре­дел текучести, относительное удлинение после разрыва, твердость, напряжение от пробной нагрузки, а для ряда классов — ударную вязкость.

Временным сопротивлением о-в называется отношение макси­мальной нагрузки Рmах, которую выдерживает материал (болт) в момент наступления разрушения, 'к первоначальному поперечному сечению F_o.

Предел текучести О_т представляет собой наименьшее напряже­ние, при котором деформация материала происходит без заметного увеличения растягивающей нагрузки Рт .

Предел текучести определяется на специальных образцах. Ча­сто при растяжении образцов действующая нагрузка изменяется вплоть до момента разрушения, при этом пользуются значением условного предела текучести.

Ударная вязкость материала характеризуется полной рабо­той, затраченной на деформацию и разрушение специального приз­матического образца с односторонним надрезом (выточкой), делен­ной на площадь сечения в надрезе. Образцы вытачиваются из бол­тов с удалением резьбы.

Относительное удлинение — это отношение увеличения длины образца после разрыва к его начальной длине.

Класс прочности болтов обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 10, определяет величину минимального вре­менного сопротивления (кгс/мм²). Второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению (%), а произведение чисел определяет величину минимального предела текучести (кгс/мм²).

Введение классов прочности облегчает выбор и расчет резьбо­вых соединений, позволяет регламентировать усилия предваритель­ной затяжки, что значительно повышает надежность и долговеч­ность соединении.

Группы материалов обозначаются двузначным числом, первая цифра которого указывает вид материала, а вторая цифра — проч­ность.

При оформлении заказов на продукцию, а также в различной конструкторской документации болты обозначаются по условной схеме. Условное обозначение болтов включает: наименование детали, исполнение, диаметр резьбы, шаг резьбы, поле допуска резьбы, дли­ну болта, класс прочности или группу, марку стали или сплава, обо­значение вида покрытия, толщину покрытия и номер размерного стандарта.

Для упрощения обозначения часто применяемых деталей в ус­ловной схеме не указываются крупный шаг резьбы, поле допуска 8g, исполнение 1, марка углеродистой стали и цветного сплава.

Дополнительно в условном обозначении может отмечаться при­менение спокойной (буквой С) или автоматной (буквой А) сталей.

Например, болт по ГОСТ 7796—70 исполнения 2, имеющий диа­метр резьбы 1Й мм с шагом 1,25 мм и поле допусков 6 g, при длине 60 мм и классе прочности 5.8 (записывается без точки) с цинковым покрытием (вид покрытия 01) толщиной, 9 мкм обозначается: болт 2М 12Х1,25—6 ХбО.58,019 ГОСТ 7796—70.

ГОСТ 1759—70 рекомендует технологию изготовления болтов в зависимости от их класса прочности.

В производственных условиях болты изготавливаются холодной или горячей штамповкой и точением без термической обработки или с термической обработкой после получения крепежных изделий од­ним из перечисленных выше способов.

Болты, изготовляемые холодной штамповкой без термической обработки, имеют пониженные пластические свойства вследствие наклепа, полученного при холодной деформации. Величина предела текучести материала болтов при этом приближается к величине временного сопротивления и составляет в большинстве случаев 0,8— 0,9 Gs. Поэтому указанным методом можно изготовлять только болты классов прочности 4.8, 5.8, 6.9 и в ряде случаев 8.8.

В ряде случаев эти же болты могут быть изготовлены и холодной штамповкой, но с обязатель­ным отжигом исходного металла.

Высокопрочные болты из среднеуглеродистых и легированных сталей (классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с за­калкой и отпуском.

ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛА

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемых болтов во многом определя­ются качеством исходного металла. Холодная штам­повка предъявляет специфические требования к исход­ному металлу. Материал, применяемый для холодной штамповки, должен обладать высокой пластичностью, иметь равномерные механические свойства и химиче­ский состав и не иметь поверхностных и внутренних дефектов.

Деформируемость металла в холодном состоянии, т. е. его способность претерпевать пластическое фор­моизменение без разрушения, зависит от многих фак­торов: качества поверхности заготовки; химического состава; структуры; механических свойств и технологи­ческих параметров процесса штамповки.

Дефекты поверхности металла заготовки являются одной из основных причин возникновения надрывов и трещин при холодной штамповке. Они могут образовы­ваться на разных стадиях переработки металла, начи­ная от разливки стали и кончая калибровкой перед высадкой.

Дефектами разливки являются газовые пузыри, расположенные внутри или на поверхности металла, неметаллические включения, пористость и др. Газовые пузыри возникают обычно в кипящей стали, в спокой­ной образуется неравномерно расположенная пори­стость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию на поверхности проката трещин, закатов, глубоких рисок, волосовин, которые необходимо уда­лять перед процессом холодной деформации.