Высокопрочный крепеж

Высокопрочный крепеж — это метизы (болты, винты, шпильки, шайбы, гайки) с высоким классом прочности (по ГОСТУ ISO 898-1-2О14 гайки - 1О, 12; болты — 10,9; 12,9). Указанный ГОСТ подразумевает предел прочности при растяжении выше 1000 МПа, однако не предписывает, из каких именно марок стали может быть изготовлен крепеж и каким термическим способом должен быть обработан.

Главное для высокопрочного болтового соединения — выдерживать максимально высокую нагрузку.
Сравним три болта одного и того же размера с разными классами прочности - 8.8; 10.9; 12.9. Болт с прочностью 10.9 выдержит осевые нагрузки на 40% лучше, чем болт с классом 8.8. А в сравнении с болтом класса 12.9 допустимые нагрузки у болта с прочностью 8.8 окажутся ниже на 65%.

За счет увеличенного момента затяжки болтовое высокопрочное соединение способно:

• выдерживать высокие динамические и статические нагрузки,
• быть устойчиво к вибрации,
• предотвращать самопроизвольное отвинчивание узла при его эксплуатации,
• выдерживать температурные нагрузки без деформации.

Из какой стали делают высокопрочные болты и гайки?

Высокопрочные болты и гайки должны изготавливаться из легированной или углеродистой (закаленной) стали. Это определяется ГОСТом (для болтов ISO 898-1-2О14, для гаек ISO 898-2-2О15). Под это определение подходит довольно большой список марок стали.
Для класса прочности 10.9 производители могут использовать сталь 45Г, 40Г2, 40X, 40X Ceлeкт, 30XГCA, 35XГCA; для класса прочности 12.9 - 30XГСА, 35XГСА, 40XНМА.

Получается, что для потребителя важно знать не марку стали высокопрочного крепежа, а класс прочности и свойства изделия, которые создаются не только за счет материала, но и благодаря термообработке и покрытию.

Вы видите, что марка стали может быть использована одна, но из нее делают крепеж как класса прочности 10.9, так и класса прочности 12.9. Производители повышают уровень прочности, благодаря режиму термической обработке крепежа.

Высокопрочные болты сначала закаливают, а затем охлаждают в масле. После этой процедуры изделие приобретает черный цвет. Однако ошибочно думать, что любой черный болт — высокопрочный. Болты низких классов прочности тоже могут быть черными вследствие покрытия или термической обработки.

Защитное покрытие высокопрочного крепежа создается, как правило, путем нанесения слоя фосфатов. Прочность метиза при этом увеличивается. Однако минусом фосфатирования является низкая защита от коррозии, если соединение будет подвергаться постоянным перепадам температур, атмосферным осадкам, находиться во влажной среде. Компенсировать этот недостаток можно за счет защитного покрытия, в качестве которого используют краску, монтажные пасты и смазки.

Если крепежное соединение будет находиться в помещении, достаточно выбрать болты с гальваническим цинкованием. В случае эксплуатации высокопрочного крепежа в уличных условиях рекомендуется нанести дополнительный защитный слой в виде цинк-ламельного покрытия.
Однако вышесказанное не относится к болтам с классом прочности 12.9 — их не подвергают цинкованию, так как гальванический способ делает эту сталь хрупкой.
При любых случаях повреждения поверхности высокопрочного крепежа (механических, термических, коррозионных разрушениях) можно реконструировать покрытие, покрасив собранный узел цинкосодержащей краской.

Как выбрать шайбу для высокопрочного соединения?

Высокая прочность соединения создается за счет правильного подбора всех элементов узла: болта, гайки и шайбы.
Не всякие шайбы подойдут для высокопрочного соединения. Например, самые ходовые шайбы DIN 127 (они же по ГОСТУ 6402-70) для этих целей не годятся.
Для крепежа высокой прочности выбирайте шайбы с зубцами либо стопортно-клиновые шайбы. Также обращайте внимание на твердость шайб, чтобы при затяжке соединения и дальнейшей эксплуатации не возникала деформация шайбы.

Эффективны такие сочетания

Класс прочности болтов и винтов	Степень твердости шайб	Примеры
10.9	300 НV	Шайба стопорн. с наружн. зубцами Schnоr Шайба с насечкой Tekentrup
12.9	380 НV	Шайба стопорно-клиновая DIN 25201 Норд-Lock, Heico-Lock

 

Вместо шайб высокопрочное резьбовое соединение можно застопорить с помощью химических фиксаторов. Анаэробными фиксаторами смазывают резьбовую часть крепежа, после чего соединяют и затягивают болт с гайкой. Через некоторое время фиксаторы затвердевают и придают соединению высокую прочность. Теперь, чтобы открутить болт, понадобится усилие до 75Нм.

Где применяют высокопрочный крепеж?

Высокопрочный крепеж помогает решить следующие проблемы:

• если крепеж низкого класса не может выдержать погодные условия и деформируется при перепаде температур;
• если прочность металла не выдерживает нагрузки, что приводит к возникновению зазоров и другим нарушениям;
• если возникает риск срезающих нагрузок в ответственных конструкциях;
• если узел подвержен самооткручиванию вследствие динамических нагрузок.

За счет усиления надежности болтового соединения класса прочности 10.9 и 12.9 решаются подобные проблемы.

Сферы применения высокопрочного крепежа:

• транспорт (трактор, прицеп и пр.),
• оборудование (генераторы и пр.);
• техника (комбайны и другая с/х техника, экскаваторы, асфальтоукладчики, бульдозеры и пр.)