Болты — крепёжные изделия, которые используются во всех областях нашей жизни. Главной их особенностью является формирование резьбового соединения при помощи специального ключа: гаечного или иной конструкции. Существуют несколько видов этого крепежа : с шестигранной головкой, с полукруглой, с потайной, рым-болты. Все они являются стандартизованными изделиями, поэтому должны соответствовать определённым строгим нормативам, так как главная их особенность — это детали с полной взаимозаменяемостью при сборке.
Виды стандартизованных болтов
Самый большой класс болтов — с шестигранной головкой. Они состоят из резьбовой части, которая входит в резьбовое соединение или гайку и верхней, за которую осуществляется подтяжка. Стандарт, который устанавливает основные их размеры — ГОСТ 7796-70 и 7798-70. Первый устанавливает параметры изделий под обычный размер ключа, второй — под уменьшенный.
Второй класс, менее распространённый — это так называемые «мебельные» болты. Стандартизованы по ГОСТ 7801-81 и 02-81. Они состоят из резьбовой части, на которую накручивается гайка, и верхней, полукруглой, которая имеет зубчик для зацепления в отверстии при затяжке (01-81) или квадратный шлиц (другой тип). Применяются только с гайкой.
Третий вид болтов — с потайной головкой, по государственному стандарту 7786-81. Представляют собой резьбовой стержень, в верхней части которого имеется квадратный шлиц и потайное навершие конической формы. В соединении метиз стоит заподлицо с поверхностью изделия, в котором выполнено отверстие. Применяются только с гайкой, не слишком распространены.
Наконец, последний класс — это рым-болты. Используются для погрузки различных изделий. За них цепляется крюк или заводится стропа. Делаются по ГОСТу 4751-73. Представляют из себя стержень с резьбой и верхнюю часть кольцо.
Тут надо упомянуть, что применение рым-болтов с верхней гнутой частью, сварной конструкции не допускается. Стандарт гарантирует работу только тех, которые изготовлены в виде монолитного кольца. Применение других изделий, не являющихся нормированными, целиком будет на совести инженера, который их заложил в проект, или же другого специалиста.
Это далеко не все виды болтов, которые могут применяться. Можно встретить с головкой-пластиной, с потайным шестигранником, другие изделия. Они могут быть в том числе и стандартизованы, например, по отраслевым, зарубежным нормам, внутри предприятия. В большинстве случаев это метизы мелкосерийного производства.
Характеристики и свойства
Основной характеристикой болта является применяемая резьба. Его размер по этому параметру означает, к какому резьбовому отверстию или гайке он подойдёт. Например, М12 будет означать, что наружный диаметр стержня с нарезкой составляет 12 мм, выполнена одна однозаходного типа с нормальным шагом по соответствующему стандарту. Метиз одного размера данного вида не подойдёт для соединения другого диаметра.
Второй параметр — это длина болта. Она означает продольную величину стержня с резьбой. Этот параметр можно соблюдать не так строго для соединения с гайкой. Например, поставить чуть побольше, если конструкция собираемого изделия позволяет это сделать и не нашлось точно такого же, как заложено в документации по сборке. Меньшего размера ставить не допускается.
Но здесь нужно помнить, что большая длина может привести к поломкам. Например, о длинный торчащий стержень болта может перетереться шланг, патрубок, или зацепиться какая-то подвижная часть механизма, в результате произойдёт авария. Рекомендуется соблюдать все требования по сборке в точности.
Третий параметр — это длина резьбы на стержне. Далеко не всегда требуется иметь возможность закрутки на всю его длину. Например, при скреплении двух изделий большой толщины используют метизы, которые будут иметь также и гладкую часть. Это позволяет немного снизить стоимость изготовления болта, а также расширить ассортимент выпускаемых изделий, делающихся на одном и том же оборудовании.
Важным параметром является также точность изготовления болта. Он показывает, насколько его форма соответствует той, что была заявлена по чертежу. Это необходимо для достижения максимально плотной и равномерной затяжки. Также это противодействует неподконтрольному раскручиванию от вибрации, увеличению площади контакта, итоговой силе трения, фиксирующей соединение. Например, метизы, применяющиеся в атомной промышленности, изготовлены по классу А или специальным отраслевым стандартам.
Точность также влияет на вероятность поломки при затяжке. К примеру, если ось резьбы и головка, за которую держат ключом, находятся эксцентрично, то у такого болта с большой вероятностью можно оторвать верхнюю часть, извлекать его потом будет проблематично. Если величина несовпадения превышает пределы упругой деформации, то произойдёт отрыв из-за очень большого плеча рычага. А если стержень с нарезкой не прямой, то будут возникать сложные усилия, из-за которых произвести фиксацию с максимальным крутящим моментом будет невозможно.
Наконец, важен такой параметр, как вариант исполнения. К примеру, ГОСТ 7796-70 имеет пять вариантов исполнения. Касаются они, в основном, головки. К примеру, первое — это обычная, вторая — с отверстием внизу резьбы для вставки шплинта, предотвращающего откручивание гайки, третье — с возможностью фиксации проволокой верхней части крепежа, четвёртое — с технологической выемкой, связанной с особенностью формирования детали способом штамповки, пятое — такое же, но с небольшой ступенькой возле стержня.
Интересная деталь: вариант с небольшой ступенькой есть у первого исполнения, но почему-то как отдельное исполнение он не идёт. А вот в случае со штампованной головкой сделано исключение.Изготовление высокопрочных болтов обязательно должно производиться из соответствующего материала. Металл, из которого делается крепёж — важная характеристика. Он всегда указывается как в спецификации на всё изделие, так и в сертификате на партию метизов, покупаемых у производителя.
Технология изготовления
Болты — изделия массового и крупносерийного производства. С целью максимально их удешевить, их производят методом штамповки и накатки резьбы. Они наиболее производительны и дают почти нулевые отходы при производстве. Обычно их изготавливают холодным методом, и лишь в случае большого размера детали — горячим, с подогревом металла до каления.
Очень упрощённо технология изготовления болта с шестигранной головкой выглядит так:
- Нарезка заготовок из стержней круглого сечения в нужный размер на специальном прутковом автомате,
- Формирование головки методом штамповки на автоматическом штампе,
- Накатывание резьбы на станке-автомате.
- При необходимости — подрезание заходной фаски,
- Технологический контроль,
- При необходимости — покрытие.
Подача заготовок при изготовлении производится методом из бункера, когда они проходят через специальную укладку в нужное положение и потом следуют на обработку. Участие человека тут минимальное — в его обязанности входит загрузка болванок в резервуар при помощи кран-балки и затем — выемка готовых изделий, а также наблюдение за процессом, контроль за подачей смазочно-охлаждающей жидкости, показаниями приборов давления в кузнечно-прессовой машине и уборка рабочего места.
Однако не всегда есть возможность или желание приобрести крепёж у крупного производителя. Изготовление болтов по чертежам довольно часто практикуется. Это также касается случаев, когда необходимо обеспечить повышенную точность изготовления. Чаще всего изготовитель не маркирует их как метизы по ГОСТ, так как по факту надлежащий технологический контроль и приёмка будут для малых партий нерентабельны.
В таком случае прибегают к изготовлению болтов методом резания на токарных станках:
- Многошпиндельных прутковых автоматах и полуавтоматах,
- Токарно-револьверных автоматах и полуавтоматах, а также станках с ЧПУ,
- Универсальных токарных станках.
Для обычного болта с шестигранной головкой процесс изготовления будет примерно следующим:
- Закрепление прутка шестиугольной формы в шпинделе полуавтомата,
- Проточка под резьбу, радиус у головки формируется инструментом,
- Формирование заходной фаски и фаски для выхода резьбового инструмента одной наладкой,
- Нарезание или накатывание резьбы,
- Формирование верхнего скоса у головки,
- Отрезание изделия с торцеванием,
- Подача прутка.
После этого цикл повторяется до того момента, пока все прутки не будут использованы. Готовые изделия при этом будут падать в бункер вместе со стружкой. В обязанности рабочего будет входить отодвигать бункер, отбирать оттуда болты и складывать их в отдельную ёмкость.
Формирование головки болта методом штамповки — одна из самых интересных операций. Заготовка, цилиндрическая деталь, помещается в матрицу, специальную форму. Затем сверху на неё опускается с помощью гидравлического пресса пуансон, который раздавливает верхнюю часть стержня и формирует головку. При необходимости после этого на токарном автомате или специальном станке формируют верхнюю и заходную фаски. Отходы при этом получаются практически минимальные.
Резьбонакатывание — специальная операция. Она позволяет изготовить болт без резания — операции, требующей большого времени для выполнения. Выполняется она при помощи специальной головки.Представляет собой она два вращающихся барабана, имеющих резьбу нужного шага. Заготовка просто вставляется между ними, как бы затягивается, и получается накатывание витков. Это гораздо производительнее, чем выполнять работу леркой или резцом.Используемые материалы
Чаще всего изготовление болтов производится из стали. Лишь в некоторых случаях применяют цветные металлы или пластик, и то только для нестандартных метизов. Крепёж должен отвечать требованиям надёжности, иметь большое количество циклов нагружения до разрушения, поэтому ферритные металлы здесь подходят как нельзя лучше.
Для изготовления используют Сталь 20 и Сталь 25 — углеродистые качественные конструкционные. Данные металлы поставляются с гарантированным содержанием углерода в общей массовой доле. В первой его от 0.17 до 0.22%, во второй — от 0.22до 0.28%. В среднем, соответственно, 0.20 и 0.25%.
Данные стали имеют довольно большой предел упругой деформации — сохраняется возможность вернуться в исходное положение детали после исчезновения нагрузки. Это свойство важно для болтов. Если они будут сохранять форму после приложения усилия, даже очень большого, то это скажется на итоговой работоспособности резьбового соединения и может нарушить форму изделия, сопряжение его частей. Прекрасно держат они и ударные нагрузки.
Марки стали для изготовления болтов не должны подвергаться закалке. В случае экстренных условий работы, когда вся конструкция будет нагрета до каления, после остывания произойдёт возвращение болтов к исходным механическим свойствам без их изменения. Это может быть важно, так как крепёж, не отвечающий этим требованиям, становится твёрдым, хрупким. Учитывая характер работы и, как правило, нагружение сложного типа, такое изменение легко приведёт к поломке.
Болт не должен быть в общем случае калёным по нескольким причинам. Во-первых, многократно возрастает возможность его поломки вследствие динамической нагрузки, вибрации, появления трещин от усталости. В третьих, повышаются требования к изготовлению. Резьбовая часть калёного типа, чтобы она могла закручиваться в отверстие, должна иметь высочайшую точность, иначе она будет повреждать витки на ответной детали и разрушать её. А извлечь сломанный калёный метиз из отверстия будет крайне проблематично. Скорее всего, придётся выбрасывать всю деталь или подвергать серьёзному ремонту. Потребуется больше усилий при затяжке и будет меньше площадь контакта резьбы.
Наконец, последняя причина, почему болты не закаливают и изготавливают именно из этих сталей, довольно мягких, но имеющих определённую прочность — это то, что они не должны быть прочнее, чем основная деталь. В случае непредвиденных обстоятельств и приложения больших нагрузок разрушаться будут именно метизы. Те части, которые они скрепляли, останутся целыми, можно будет просто открутить крепёж и заменить на новый. Это довольно простой вид ремонта.
Как правило, детали в машиностроении изготавливают из ферритных сплавов, которые имеют большую прочность — Сталь 45, 40Х, ХВГ и т. д. Болты, применяемые для скрепления таких деталей, будут менее прочны, чем сами детали. Если они и разрушатся при нагрузке, то заменить их будет дешевле, чем заново изготавливать крупное и сложное изделие.
Цены на изготовление болтов
В большинстве случаев цена на изготовление идёт для большой партии. Специально серию в 100-200 штук вряд ли кто-то будет делать, особенно если потребуется в дальнейшем их сертификация на соответствие стандартам. Поэтому для обычных изделий, как в машиностроении, так и в строительстве бывает проще купить готовые, на которые уже имеются документы.
Особенно это касается строительства. Как правило, анкерные и обычные болты, применяющиеся там, служат опорой для сложных сооружений: ферм, вышек, мостов, консолей, подъёмно-транспортных машин. Эти конструкции, как правило, дорогостоящие, поломка обойдётся в немалую цену, и если она происходит, а сертификата на крепёж нет — вину будет нести тот, кто производил работы.
В некоторых случаях применяется изготовление болтов на заказ. В основном тогда, когда для этого требуется использовать какие-то нестандартные метизы. Здесь они делаются методом резания токарной обработкой. В результате получается дороже, однако можно получить именно то, что нужно.
Производители, для которых изготовление болтов и гаек основной бизнес, должны понимать, что непременная часть процесса — это сертификация. Без документов метизы покупают в основном для частного использования — ремонта частных автомобилей, каких-то операций в домашней мастерской, восстановления бытовых изделий. Крупные покупатели заинтересованы в том, чтобы переложить ответственность за поломку, особенно это касается строительства, на производителя крепежа.
Обычно всё-таки крепёжные изделия имеют сертификат. Болты без документов тоже могут использоваться, и даже имеют необходимую точность изготовления. Чаще всего несоответствие с тем, что должно быть, касается материалов. Производители думают, что Сталь 20 и Ст.3 это одно и то же. В результате работа, точение, выполняется из низкокачественного прутка, который не имеет ни такой однородности по механическим свойствам, ни требуемой пластичности и усталостной выносливости.
Производство болтов может оцениваться как поштучно, так и за 100, 200, 1000 единиц или даже большее число. Возможны варианты, когда она идёт за болты по весу. Обычно это связано с тем, что при производстве массового типа себестоимость в основном состоит из платы за металл, а сама обработка не так затратна. Тем не менее, можно встретить варианты и по метражу, чаще всего это касается точёных метизов из прутка.
Компания Пензгидропром занимается поставкой широкого ассортимента болтов, гаек, фланцев и деталей трубопроводов.
Перейти в раздел Детали трубопровода
Для заказа присылайте запрос на нашу почту Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
