Болты: строение, виды и их применения в строительстве

Конструкция и технические условия

В конструкции устройства основным элементом является стержень с головкой-кольцом и телом с резьбой. Производство метиза осуществляется ковкой или штамповкой стали марки ст. 20 и ст. 25. К процессу изготовления продукта государственным стандартом предъявляются повышенные требования, так как изделия подвергается значительным механическим нагрузкам, эксплуатируется в разных климатических условиях.

По техническим условиям на кольце и теле болта не допускается наличие заусенец, отверстий, каверн, надрезов, вмятин и задиров металла, особые требования предъявляются к целостности гребней и глубине резьбовой канавки. ТУ не допускает устранение дефектов, восстановленная деталь имеет пониженные механические характеристики. В целях защиты от коррозии готовая продукция подвергается обжигу и оцинковке.

Размерные параметры посадочного гнезда по ГОСТ на рым-болты определяются рядом показателей:

1. Твердостью металла

2. Допусками перпендикулярности оси тела к поверхности опоры

Грузоподъемность такелажного приспособления

При выборе приспособления основное внимание должно быть акцентировано на технических характеристиках продукта в соответствии с массой груза и разновидностью выполняемых работ. Грузоподъемность рым-болтов формируется углом наклона петли головки по отношению к телу приспособления

При транспортировке тяжеловесного груза направление натяжения стропы должно направляться по вертикальной оси рым-болта.

Отклонение от вертикальной оси к плоскости болта и плоскости петли не должно превышать 450. Если показатели отклонений превышают допустимое значение — возникают аварийные ситуации из-за срыва головки-петли или гребней резьбы. Разрушение целостности приспособления может быть спровоцировано несоответствием марки металла, превышением массы груза сверх допустимой нормы, заявленной производителем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Масса стальных болтов (исполнение 1) с крупным шагом резьбы

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

(Измененная редакция, Изм. N 5).

Полное условное обозначение

Полное обозначение болтов, винтов, шпилек и гаек нормируется стандартом ГОСТ 1759.0-87 «Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия»

На постсоветском пространстве согласно ГОСТ 1759.0-87 и ГОСТ 18126-94 принята следующая схема условного обозначения для болтов, винтов и шпилек и гаек из углеродистых сталей и цветных сплавов:

Для шайб используется немного другая схема условного обозначения согласно ГОСТ 18123-82 «Шайбы. Общие технические условия»:

Приведенные схемы имеют общий вид, со всеми возможными элементами. В зависимости от вида крепежа обозначение может содержать большее или меньшее количество элементов. Также необходимо отметить, что некоторые виды болтов, шпилек, гаек и шайб имеют свои специфические условные обозначения, нормируемые конкретным стандартом (например: болты фундаментные ГОСТ 24379.1-80, шпильки для фланцевых соединений ГОСТ 9066-75 и др.)

Выбор типоразмера такелажных скоб

Главное условие выбора той или иной скобы – оказываемое на нее усилие в процессе эксплуатации должно быть впятеро меньше максимально допустимого для данного вида изделия.

В случае признаков коррозии на поверхности скобы, она признается непригодной к дальнейшей эксплуатации. По этой причине наибольшей популярностью пользуются оцинкованные, в худшем случае – окрашенные антикоррозийной краской изделия. Стоимость оцинкованных изделий выше, чем у окрашенных или необработанных.

В зависимости от способа производства различается и прочность – изготовленные методом холодной гибки, скобы обладают значительно меньшей прочностью относительно произведенных путем горячей гибки и последующей термообработки. Это свойство обусловлено сильным напряжением изгиба у первого типа скоб.

При той же толщине скобы и пальца, якорные такелажные скобы выдерживают нагрузку в 2,5 раза больше, чем прямые. Существуют специальные таблицы, показывающие зависимость между диаметром скобы и максимально допустимой для нее нагрузкой.

Основные типы болтов

В соответствии с ГОСТ 27017-86 «Изделия крепежные. Термины и определения» болтом называется крепежное изделие в форме стержня с наружной резьбой на одном конце, с головкой на другом, образующее соединение при помощи гайки или резьбового отверстия в одном из соединяемых изделий. Отметим, что похожее определение в стандарте получает и винт: крепежное изделие для образования соединения или фиксации, выполненное в форме стержня с наружной резьбой на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом.

Полной ясности в вопросе, чем отличается болт от винта, нет до сих пор. Например, иногда признаком болта считают неполную резьбу, хотя существуют болты и с полной резьбой. Если резьба выполнена не по всей длине болта, то диаметр гладкой части стержня примерно такой же, как и диаметр резьбы, измеренный на вершинах ее витков. Но бывают и исключения.

Иногда говорят, что болт должен обязательно иметь шестигранную головку. Но, в то же время, болтами называют изделия с полукруглой и потайной головкой. Рассмотрим наиболее популярные варианты болтов, имеющиеся в ассортименте ЦКИ.

Шестигранная головка производится в нескольких модификациях: основная, с опорным выступом, с буртом, с фланцем.

Болты с шестигранной головкой и основной резьбой разделяют на  болты с полной (DIN 933) и неполной резьбой (DIN 931) и мелким и сверхмелким шагом резьбы (DIN 960 и DIN 961).

Отдельно могут быть выделены болты с шестигранной головкой с увеличенным размером под ключ для высоконагруженных предварительно напряженных резьбовых соединений стальных конструкций DIN 6914.

Болты с уменьшенным размером под ключ отличаются разнообразием исполнений.

Наряду с шестигранными головками болты могут иметь полукруглую головку:

низкую с квадратным подголовком (DIN 603)                                              с усом (DIN 607)

     И потайную головку:

 с усом (DIN 604)                      с высоким и низким квадратным подголовком (DIN 608)

К таким болтам устойчиво применяется определение «мебельный». Отчасти это объясняется тем, что некоторые из них широко применяются при производстве мебели. При этом усы и подголовки препятствуют проворачиванию изделия при сборке.

Примерами болтов называемых по назначению являются «откидной» и «приварной».

У откидного болта DIN 444 вместо привычной головки расположена втулка со сквозным отверстием – её еще называют кольцом. Как  правило, втулка сидит на оси и болт вращается вокруг нее. Толщина кольца и длина резьбы в конструкции могут варьироваться.

Приварной болт вообще мало похож на болт. На месте головы у него расположен маленький цилиндрический выступ. Часто это изделие называют ещё шпилька приварная.

Именно он обеспечивает стыковую сварку болта и основания. Вместо цилиндра с резьбой привариваться могут и другие внешние элементы.

Под формальное наименование «болт» попадают также болты анкерные и призонные.

Анкерные болты предназначены для замуровывания в бетон. Их стержень имеет резьбу на одном конце –  том, который выходит наружу. Форма другого конца может быть разной.

Его задача –  обеспечить максимальное сопротивление вырыву анкера из основания. Поэтому второму концу придают расширяющуюся форму. При установке болта эта часть опускается в шурф и заливается бетоном.

Призонный болт – это болт, диаметр гладкой части стержня которого обеспечивает его установку по посадке без зазора в точно обработанное отверстие. Для этого резьбовая часть исполняется заведомо меньшего диаметра.

«Призонный» болт  DIN 609  — это искаженное «прецизионный», то есть высокой точности. Также в качестве призонных применяются «Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из-под развертки. ГОСТ 7817-80».

ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

3.1. Предприятие-изготовитель должно проводить приемо-сдаточные испытания рым-болтов. При приемо-сдаточных испытаниях рым-болты проверяют: до механической обработки: — на соответствие требованиям п.1.1 в части размеров, получаемых объемной штамповкой или ковкой и пп.2.3, 2.4: в случае изготовления свободной ковкой в подкладных штампах — каждый рым-болт; в случае изготовления объемной штамповкой — 5% от партии, но не менее 5 шт.; — на соответствие требованиям пп.2.5 и 2.6 каждый рым-болт; — на соответствие требованиям п.2.7 10% от партии, но не менее 5 шт.; после механической обработки: — на соответствие требованиям п.1.1 (размеры , и и ) пп.2.8-2.14 каждый рым-болт; — на соответствие требованиям п.2.15 — по ГОСТ 9.301. Примечание. Партия состоит из рым-болтов одного размера, изготовленных из стали одной марки, совместно прошедших термообработку. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. При получении неудовлетворительных результатов испытаний рым-болтов хотя бы по одному из показателей проводят повторные испытания удвоенного числа образцов, взятых от той же партии, по полной программе. Результаты повторных испытаний являются окончательными и распространяются на всю партию. (Введен дополнительно, Изм. N 2).

Виды стальных рым-креплений

Кроме прямого назначения крепления специальной конструкции также используются при формировании нестандартной грузоподъемной системы. Такими изделиями являются рым-болты с шарниром (вертлюгом), предотвращающим вращение груза с продольными кольцами или стержнями в момент подъема тяжелых, негабаритных и легких объектов.

Любая новаторская конструкция изготавливается по условиям государственного стандарта, обеспечивающего безопасность персонала и целостность груза. ТУ и ГОСТ в разных странах производителях отличаются, но основным показателем надежности изделия считается соответствие «Международному стандарту DIN 580», адаптированному к межгосударственному ГОСТу 4751−73. Все изделия должны иметь буквенно-цифровую маркировку и товарный знак производителя на дужке головки (М8, М16 и т. д. ).

Технические характеристики болтов формируются способом изготовления:

1. Штамповка
2. Ковка.

Готовое изделие подвергается обжигу при высокой температуре.

При маркировке используется метод:

1. Штамповки
2. Ударное нанесение.

Каждая партия изделий оснащается Сертификатом соответствия с логотипом завода изготовителя, номером партии, количеством креплений, результатом экспертизы. Упаковка продукции должна осуществляться послойно, с прокладкой промасленной бумагой между слоями.

Особенности и область применения

Отличительными качествами рым-крепления является марка стали и шаг резьбы. Так, болт, изготовленный из ст. 20 с шагом резьбовых гребней М 8 — М 64 должны иметь показатель твердости от 105 HB до 149 HB и полное отсутствие окалины и следов ржавчины.

Усилие подъема объекта зависят от угла закрепления болта по отношению к плоскости груза. Угол натяжения строп относительно вертикальной оси крепления формируется грузовой массой перемещаемого объекта и может составлять в пределах от 30 кг до 20 тонн. Наиболее безопасное поднятие тяжеловесных грузов осуществляется при создании усилия по длине оси винтового стержня.

Метизы, изготовленные по ГОСТ 4751–73 из углеродистой стали, изготавливаются в разных размерах и формах. Кроме головки в форме кольца, элемент крепления может оснащаться крюком. Для закрепления устройства на объекте резьбовой наконечник изделия вкручивается в отверстие на корпусе груза, стропа или трос фиксируется в проушине болта.

Важность правильного выбора крепежа

Болты, выпускаемые современной промышленностью, могут значительно отличаться по классам своей прочности, что зависит преимущественно от марки стали, которая была использована для их изготовления. Именно поэтому выбирать болты, соответствующие тому или иному классу, следует исходя из того, для решения каких задач их планируется использовать.

К примеру, для соединения элементов легкой ненагруженной конструкции подойдут болты более низкого класса прочности, а для крепления ответственных конструкций, эксплуатирующихся под значительными нагрузками, необходимы высокопрочные изделия. Наиболее примечательными из таких конструкций являются башенные и козловые краны, соответственно, болты, отличающиеся самой высокой прочностью, стали называть «крановыми». Характеристики таких крепежных элементов, используемых для соединения элементов самых ответственных конструкций, регламентируются требованиями ГОСТ 7817-70. Такие болты делают из высокопрочных сортов стали, что также оговаривается в нормативном документе.

Крепежные элементы, как известно, бывают нескольких видов: болты, гайки, винты, шпильки. Каждое из таких изделий имеет свое назначение. Для их изготовления используются стали разных классов прочности. Соответственно, будет различаться и маркировка болтов, а также крепежных элементов других типов.

Материал

Прочность крепежного элемента один из важнейших параметров, характеризирующих метизы. Прочность крепления напрямую зависит от типа материала, из которого оно изготовлено. В зависимости от прочностных характеристик, подбирается металл для производства и режим его термической обработки.

Чаще всего стандартные болты изготавливаются из легированной и нелегированной стали. Но в некоторых случаях они могут изготавливаться из других металлов, таких как медь, алюминий, которые применяются в тех случаях, когда нет необходимости достижения высокой прочности крепежа. Для изготовления ювелирных изделий, крепежи могут изготавливаться из драгоценных металлов, таких как золото, серебро и других.

Очень часто для повышения технических характеристик метизов применяют специальное покрытие, которое защищает крепежный элемент от воздействия окружающей среды (влажность, вода, диапазон температур, химические вещества).

Среди наиболее распространенных покрытий можно выделить следующие разновидности:

1. Цинковые. Толщина цинкового покрытия может варьироваться в зависимости от требований. Для болтов, используемых в бытовых приборах, толщина обычно небольшая. Но для крепежей промышленного назначения она обычно составляет до 25 мкм.
2. Кадмированные. Не очень распространенный тип болтов, из-за токсических свойств кадмия. Поэтому применятся в редких случаях, когда покрытие из других материалов не позволяют достичь желаемых эксплуатационных характеристик.
3. Никелевые. Обычно применяются для крепежей, используемых при производстве мебели. Никель повышает только декоративные характеристики, практически не изменяю эксплуатационные.
4. Фосфатирование и оксидирование. Применяются для создания защитного слоя на поверхности болтов, за счет окисления основного металла.
5. Цинк-ламельное. Приобретают широкое распространение, так как могут повысить срок службы крепежей в несколько раз.