Что такое высокопрочный крепеж и где он применяется

Высокопрочный крепеж — это один из самых надежных видов крепежа для соединения различных конструкций. Такой крепеж применяется в машиностроении, строительстве и производстве изделий, для которых важно создать прочное и надежное соединение. 

Отличительной особенностью крепежа из высокопрочной стали можно назвать высокое сопротивление (более 800 Мпа), а так же класс прочности выше 8.8. Поэтому, высокопрочный крепеж выдерживает большие нагрузки, давление и вибрации.

Качественный высокопрочный крепеж применяется в различных отраслях промышленности. 

Существует принятая международная классификация крепежных изделий, согласно которой высокопрочными считаются детали, сопротивление которых равняется или больше 800 Мпа. 

Высокопрочные болты маркируются значениями 8.8 10.9 12.9. Создание крепежа с высокой прочностью предполагает использование специальных методов производства, каждая деталь изготавливается методом горячей или холодной прокатки, с последующей закалкой. 

Резьбы выполняются исключительно на высокоточном оборудовании.

Основные виды высокопрочного крепежа. Способы производства

Высокопрочный крепеж с классом прочности 8.8-12.9 является самым надежным способом соединения металлоконструкций различного назначения. Он способен не просто выдерживать существенные нагрузки, но выполнять свою функциональную задачу длительный период времени, в том числе в сложных эксплуатационных условиях. Изготавливаемый способом холодной прокатки либо в горячих цехах он способен сопротивляться внешним воздействиям с силой, превышающей 800 Мпа. Детальнее об этом и о многом другом далее.

Высокопрочным крепежом называют изделия, которые используют для соединения ответственных деталей, конструкций, узлов, способные нести большие нагрузки, в том числе динамического и вибрационного характера. В качестве исходного сырья для изготовления высокопрочных крепежных устройств применяются стальные сплавы с малым содержанием углерода и легирующими компонентами. Допустимое количество углерода в них не должно превышать 0,5%. К таким материалам относится сталь марок 20, 35, 20Г2Р, 65Г, 40Х. Готовая продукция должна иметь класс прочности 8,8-12,9.

Российские застройщики и машиностроители отдают предпочтение высокопрочному крепежу, изготовленному по отечественным стандартам. Вот основные из них:

• ГОСТ 22353 – 77 распространяется на болты высокопрочные класса точности В;
• ГОСТ 22354 – 77 – гайки высокопрочные класса точности В;
• по ГОСТ 23355 – 77 производятся шайбы с классом точности С, используемые вместе с высокопрочными болтами;
• ГОСТ Р 52644— 2006 соответствует  европейскому стандарту ISO7411:1984 и распространяется на болты высокопрочные с шестигранной головкой с увеличенным размером под ключ, предназначенные для соединения металлических конструкций;
• ГОСТ Р 52645— 2006 соответствует стандарту ISO4775:1984, по его запросам выпускаются гайки шестигранные увеличенного размера под ключ для металлоконструкций;
• Требованиям ГОСТ Р 52646— 2006 ( ISO7415:1984) подчиняются шайбы к высокопрочным болтам для металлических конструкций.

Производители изготавливают высокопрочный крепеж всех типов в черном виде под покраску и защищенным оцинкованным покрытием, которое служит надежной защитой от воздействия влаги. Высадка заготовок производится холодным или горячим способом, резьба на стержнях болтов/винтов/шпилек накатывается на специальном оборудовании с автоматическим управлением. Обязательным этапом технологического процесса является термическая обработка, выполняемая одним их известных способов: закалкой, отжигом, отпуском, нормализацией.

Благодаря термообработке изделия получают способность противостоять повышенным нагрузкам. Они достойно выдерживают стандартные испытания на прочность и предел текучести. Технические характеристики высокопрочного крепежа основываются на качественном составе исходного сплава.

Анализ высокопрочного крепежа на его свойства

Выше уже было сказано о том, что высокопрочный крепеж изготавливается из низкоуглеродистых и легированных сплавов. Чаще обычного применяют стальной сплав марки 20Г2Р. Небольшое количество углерода в исходном сырье и наличие легирующих добавок придают материалу высокую стойкость к коррозии, механическим и агрессивным воздействиям. Крепежные устройства повышенной прочности:

• способны выдерживать разрушающие нагрузки в 2-3 раза, превышающие возможности стальных изделий класса прочности 4,8;
• позволяют снизить металлоемкость узла крепления, а значит и его стоимость;
• допустимо использовать изделия меньших габаритов, сохранив величину испытываемой нагрузки.

На производствах исходный материал получают в виде стержней или бухт проволоки определенного диаметра. В качестве примера предлагаем познакомиться с химическим составом и механическими характеристиками стального проката самой востребованной марки 20Г2Р:

Марка стали Массовая доля элементов, % С Мn Si Сr S Р N В не более не менее 20Г2Р 0,17-0,24 0,9-1,3 0,17-0,35 0,25 0,035 0,035 0,012 0,001

 

Марка стали Нагартованный прокат Термообработанный прокат Число твердости HB, не более Временное сопротивление Н/мм2 (кгс/мм2) не более Относит. удлинение, % Относит. сужение, % Число твердости НВ, не более Временное сопротивление Н/мм2 (кгс/мм2) не более Относит. удлинение, % Относит. сужение, % не менее не менее 20Г2Р 220 750(76) 18 45 163 540(55) 22 55

Сегодня на рынке метизов и крепежа присутствуют предложения российских, европейских и азиатских производителей. И если качество изделий из Китая вызывает глубокие сомнения у застройщиков, то отечественный высокопрочный крепеж и метизы из европейских стран пользуются широким спросом. Различить эти изделия не сложно. В маркировке крепежных устройств, изготовленных по немецкому стандарту, обязательно есть буквенное обозначение HV.

Анализ выскопрочного крепежа

Кроме того, зарубежные нормы предполагают совместное использование комплекта крепежных устройств, состоящего из болта, гайки, шайбы, изготовленные одним производителем. В российских документах такое правило отсутствует. Соответствие российских и европейских стандартов на высокопрочный крепеж показан в следующей таблице:

Национальный стадарты РФ Европейские стандарты ГОСТ Р 52643-2006 Общие технические условия DIN EN 14399-1:2006 Общие требования ГОСТ Р 52644-2006 (ИСО 7411:1987) Болты DIN EN 14399-2:2006 Проверка пригодности к предварительным напряжениям ГОСТ Р 52645-2006 (ИСО 4775:1984) Гайки DIN EN 14399-4:2006 Гарнитуры из болтов и гаек. Система HV ГОСТ Р 52646-2006 (ИСО 7415:1984) Шайбы DIN EN 14399-5:2006 Шайбы   DIN EN 14399-6:2006 Шайбы с фаской

Необходимо отметить, что немецкие нормативы своим регламентом предусматривают использовать типы стальных сплавов и количество содержащихся в них химических компонентов в соответствии с рекомендациями ISO 898-1. Кроме того, российскими стандартами в качестве антикоррозийной защиты допускаются различные способы и меры. Тогда как в европейских странах чаще всего применяют метод горячего оцинковывания. Но в любом случае производитель обязан обеспечить физико-механические характеристики высокопрочного крепежа согласно действующим нормам, что отражается в обозначении марки материала.

Маркировка высокопрочного крепежа

В российских стандартах принята система обозначения крепежных изделий, плавно перекочевавшая из ГОСТов, разработанных еще советскими специалистами. Да и большинство самих нормативов действуют до сих пор, хотя появление новых материалов и технологий поспособствовало созданию отраслевых стандартов и технических условий.

Однако принцип маркировки остался неизменным, чтобы с чертежами, спецификациями и другой технической документацией, где присутствует высокопрочные крепежные изделия, могли свободно разобраться все желающие. Касательно рынка метизной продукции, то любой потребитель по маркировке болта/винта/гайки/шпильки может понять, с каким видом крепежа он имеет дело.

Маркировка высокопрочного крепежа

Согласно требованиям ГОСТ 1759.0-87 и ГОСТ 18126-94 полное обозначение резьбовых метизов выполняется по следующей схеме:

 

 

 

 

 

 

 

´

 

—

 

—

 

´

 

×

 

×

 

 

 

×

 

 

ГОСТ номер стандарта на продукцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид и толщина (суммарная) покрытия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Марка материала для изделия классов прочности 05. 8, 8.8 и выше, групп 21-26 и 31-35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Указание о применении спокойной (С) или автоматной (А) стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс прочности или условное обозначение группы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина изделия (кроме гаек)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поле допуска резьбы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направление резьбы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг резьбы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальный диаметр резьбы

 

 

 

 

 

 

 

Исполнение

 

 

 

 

Класс точности

 

Наименование изделия

                                                                         

Для маркировки шайб предусматривается несколько иной порядок, который рекомендован ГОСТ 18123-82:

Порядок для маркировки шайб

1 — исполнение. Исполнение 1 не указывается; 2 — диаметр резьбы крепежной детали; 3 — толщина. Указывается для шайб с толщиной, не предусмотренной в стандартах на конкретные виды шайб; 4 — условное обозначение марки (группы) материала; 5 — марка материала. Указывается для групп 01; 02; 11; 32 и для материала, не предусмотренного в настоящем стандарте. Допускается в конструкторской документации не указывать марку материала для групп 01; 02; 11; 32; 6 — условное обозначение вида покрытия. Отсутствие покрытия не указывается; 7 — толщина покрытия. Для многослойного покрытия указывается суммарная толщина всех компонентов. Условное обозначение покрытия, которое не предусмотрено в настоящем стандарте, — по ГОСТ 9.306-85; 8 — обозначение стандарта на конкретный вид шайбы.

Если стандарт на конкретный вид шайбы предусматривает для одного исполнения два класса точности А и С, то в условном обозначении шайбы перед исполнением должна указываться соответствующая буква. 

Примеры условных обозначений:

Шайба исполнения 1 для крепежной детали с диаметром резьбы 12 мм, с толщиной, установленной в стандарте, из стали марки 15, с цинковым покрытием толщиной 9 мкм хроматированным:

Шайба 12.03.019 ГОСТ …

то же, из стали марки Ст3кп:

Шайба 12.02.Ст3кп.019 ГОСТ …

то же, исполнения 2, толщиной 4 мм, не предусмотренной в стандарте на конкретный вид шайбы, из стали марки 08X18Н12T, с титановым покрытием, не предусмотренным в настоящем стандарте:

Шайба 2.12х4.08Х18H12T.Ти9 ГОСТ …

На практике используются три вида обозначений крепежа: полное (Гайка М24-6Нx100.110.ХЛ1 ГОСТ 22354-77), сокращенное (Болт М24х110 10.9 ХЛ ГОСТ Р 52644-2006) и упрощенное (Шайба 20 ГОСТ 22355-77). Нормативами разрешено сокращение первой части маркировки, но обозначение стандарта или ТУ является обязательным, поскольку именно этот документ определяет все основные параметры метиза.

По требованиям международных стандартов, таких как DIN, ANSI/ISO, на оголовок резьбового крепежа должна быть нанесена следующая информация:

• класс материла изготовления по прочности;
• фирменный знак (клеймо) изготовителя;
• стрелка, показывающая направление левой резьбовой насечки, отсутствие таковой говорит о наличии правой резьбы.

Размер знаков устанавливает производитель, как и форму – выпуклую либо углубленную. Класс по прочности имеет вид двух цифровых обозначений, разделенных точкой. Для мартенситных видов сталей, из которых изготавливается высокопрочный крепеж, это обозначение должно быть подчеркнуто прямой линией, точку в этом случае ставить не обязательно. Первая цифра в данной маркировке означает величину нагрузки для данного метиза. Вторая – это отношение предела текучести материала к пределу прочности, умноженное на 10.

Маркирование высокопрочного крепежа имеет большое значение для его правильного применения. Это метизы, на которые возлагается огромная ответственность за прочность соединения металлоконструкций в различных сферах жизнедеятельности человека.

Таблица сырья для высокопрочного крепежа

Класс прочности Марка стали Граница прочности Граница текучести, МПа Твердость по Бринеллю, HB 8,8 Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р 800…830** 640…660** 242…318** 10,9 Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45Г, Ст.40Г2, СТ.40Х, Ст.40Х Селект, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА 1000…1040 900…940 304…361 12,9 Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА 1200…1220 1080…110 366…414

Статистика использования высокопрочного крепежа

Крепежные изделия с повышенными прочностными характеристиками широко используются там, где невозможно применять сварку или такое формирование конструкции предусмотрено проектной документацией. В высокопрочном крепеже нуждаются такие отрасли, как машино-, автомобиле- и станкостроение, строительство разнохарактерных объектов на основе ответственных металлоконструкций. Сюда можно отнести возведение мостов, припортовых сооружений, дорожных развязок, крупномасштабных гражданских и промышленных зданий.

Если говорить о преимуществах высокопрочного крепежа, то их важность нельзя переоценить, поскольку он наделен:

• высокими показателями по прочности, а также восприятию разрушающих нагрузок;
• более компактными габаритами в сравнении с обычным крепежом под аналогичные нагрузки;
• способностью снижать физический вес крепежного узла и всей конструкции за счет использования изделий с меньшими параметрами, что помимо прочего дает неплохой экономический эффект;
• возможностью эксплуатации в весьма низких температурных условиях длительное время;
• высокой надежностью в соединениях, предназначенных для восприятия существенных разрывных усилий, в том числе статического, динамического и вибрационного воздействия.

Высокопрочные крепежные изделия не ржавеют на протяжении всего срока службы, благодаря качественному антикоррозийному покрытию, которое наносится методом горячей оцинковки. В отличие от рядового крепежа изделия, называемые высокопрочными, могут использоваться не только при повышенных нагрузках механического характера, но также в условиях воздействия других негативных факторов.

Статистика выскопрочного крепежа

При правильном подборе геометрических размеров, химического состава и технических характеристик, а также соблюдении технологии монтажных работ, высокопрочный крепеж может служить неограниченное время. Разрушению скорее подвергнется основная конструкция, чем крепежные изделия, выбранные и установленные по всем правилам.

Применение крепежных болтокомплектов повышенной прочности весьма эффективно при сборке крупного оборудования в отношении производства будущих ремонтных работ. Его допустимо использовать многократно при отсутствии явных дефектов и после проведенных испытаний согласно требованиям соответствующих стандартов на конкретные типы изделий.

Испытания, исследования высокопрочного крепежа

Главное качество метизов данной категории заложено в самом названии – высокопрочный. Снижение металлоемкости, существенная экономия денежных средств и другие показатели являются следствием использования крепежных устройств повышенной прочности. Обычный крепеж весом в несколько килограмм можно с успехом заменить на изделие, которое весит не более 300 грамм. Например, прочностные показатели болта М36 класса 5.8 сопоставимы с прочностью подобного изделия М 12 или М16 класса 10,9.

Испытания высокопрочного крепежа

Однако гарантировать качественный результат в итоге таких замен можно только в том случае, когда сами крепежные изделия и сырьевые ресурсы проходят все испытания, регламентируемые действующими стандартами или техническими условиями. С целью организации пооперационной системы контроля качества каждое предприятие по производству высокопрочного крепежа должно быть оснащено лабораторией. Полная проверка включает в себя следующие этапы относительно каждого типа крепежных изделий:

Болты, винты, шпильки:

• исследование химического состава исходного сплава;
• контроль показателя твердости;
• испытание на растяжение и разрыв целых изделий, а также вырезанных образцов;
• проверка ударной вязкости;
• установление максимального значения крутящего момента (для болтокомплекта в целом).

Гайки:

• определение состава химических компонентов в сырьевом сплаве;
• проверка твердости готового изделия;
• испытание на прочность под воздействием пробной нагрузки.

Шайбы проверяются на твердость.

Для высокопрочных болтов характерным является еще один вид исследований, который называется испытанием на замедленное хрупкое разрушение (ЗХР). Оно производится в соответствии с регламентом ГОСТ Р 52643-06 при помощи динамометров с захватными устройствами. В процессе испытания используется электрохимическая ячейка, заполненная специальным раствором, а также источник постоянного тока.

Представляется целесообразным конструировать резьбовые соединения таким образом, чтобы возможное разрушение всегда имело место по стержню болта согласно ГОСТ 1759.5-87.

По результатам произведенных испытаний и исследований дается заключение о пригодности крепежа конкретного вида к применению по назначению. Все данные фиксируются с паспортах на продукцию и предоставляются потребителю в составе сопроводительной документации при поставках. Они же являются основанием для нанесения  соответствующей маркировки на болт, гайку, шайбу.

Клеймо, паспорт и репутация изготовителя являются лучшей гарантией правильного выбора высокопрочного крепежа, которые помогают исключить монтажные и эксплуатационные ошибки.

Ошибки при использовании высокопрочного крепежа

Поскольку высокопрочный крепеж применяется для сборки особо ответственных конструкций, машин, механизмов, то и отношение к нему должно быть соответствующим. В первую очередь необходимо следовать предписаниям проектной документации, а также требованиям государственных, отраслевых стандартов, технических условий. Нужно помнить о том, что грамотную замену одного компонента на другой вправе делать только специалист на основании соответствующих расчетов.

Крепежное соединение только тогда будет отвечать эксплуатационным условиям, когда все его элементы подобраны надлежащим образом, и каждый из них эффективно выполняет возложенные на него функциональные задачи. Именно крепеж отвечает за целостность, долговечность и надежность конструкции наравне с соединяемыми элементами, а зачастую оказывается важнее этих самых деталей.

Ошибки использования высокопрочного крепежа

При подборе высокопрочного крепежа нет мелочей. Важно учитывать каждую техническую характеристику отдельно и в совокупности с другими качествами. К монтажной ошибке может привести любое несоответствие требуемым параметрам:

• размеры сечения и длины рабочего стержня болта, точность осевой линии;
• тип и направление резьбовой насечки;
• габариты и форма оголовка винта и гайки;
• конструкция и геометрические показатели шайбы;
• соответствие подготовленных отверстий в соединяемых элементах и диаметра крепежного устройства.

Собранное изделие или сооружение может деформироваться оттого, что несущая способность крепежа не соответствует поставленной задаче. Немалое значение имеет качество и наличие антикоррозионного покрытия, так как редко какая конструкция не имеет контакта с атмосферными воздействиями либо сложной окружающей средой в производственных помещениях.

Кроме всего прочего, необходимо учитывать совместимость материалов крепежного изделия и создаваемой конструкции во избежание возникновения электрохимической коррозии. К негативным последствиям может привести ложная экономия. Не стоит приобретать высокопрочный крепеж сомнительного качества у случайных поставщиков или посредников.

Доверять можно только проверенным производителям, дорожащим собственной репутацией и предоставляющим гарантийные сертификат на свою продукцию. Уберечься от возможных ошибок или погрешностей можно, изучив опыт профессионалов. 

Часто задаваемые вопросы по высокопрочному крепежу

Высокопрочный крепеж имеет массу преимуществ перед изделиями из обычной и даже нержавеющей сталью. Данный класс крепежных изделий чаще всего применяют для сооружения тех объектов и оборудования, в которых его использование обосновано проектной, технической и нормативной документацией. Но это не значит, что он должен и может заменить собой все и всюду, поскольку это связано, прежде всего, со стоимостью крепежных устройств повышенной прочности.

Вопрос: Почему цена высокопрочных болтов, винтов, гаек, шайб на порядок выше рядовых элементов.

Ответ: Это связано с особыми требованиями к используемому сырью, сложностями организации технологического процесса, а также с большими временными и энергетическими затратами. Но справедливости ради стоит сказать, что высокая стоимость высокопрочных метизов оправдана увеличенными размерами эксплуатационного периода.

Вопрос: Какие этапы производства метизов влияют на повышение прочностных характеристик конечного продукта?

Ответ: В блоке «Анализ высокопрочного крепежа на его свойства» уже упоминалось о том, что данные изделия изготавливаются из низкоуглеродистых и легированных стальных сплавов. Однако малого содержания углерода и наличие специальных присадок недостаточно для получения высокопрочных метизов. Важным этапом, в значительной степени влияющим на технические характеристики металла, является процедура его закаливания. В результате термической обработки сталь приобретает высокие прочностные показатели.

Вопрос: Каким образом крепежные изделия защищают от ржавления?

Ответ: Европейскими стандартами предусматривается только один способ нанесения антикоррозийного покрытия – горячее оцинковывание. Российские нормативы мягче, они допускают и другие методы защиты высокопрочного крепежа от коррозии.

Вопрос: Какой крепеж надежнее – от российских производителей или импортный?

Ответ: Высокопрочный крепеж рекомендуется использовать для соединения металлоконструкций в строительном и промышленном производстве. Рынок метизов заполнен продукцией азиатского, европейского и российского происхождения. Крепежные изделия из Китая во многом не соответствуют требованиям существующих стандартов, поставляются, как правило, без надлежащим образом оформленных сертификатов. К нему с опаской относятся не только профессиональные монтажники, но даже самодеятельные мастера. На поставках из европейских стран основательно отразились санкции, хотя качество метизов у них на высоком уровне. В связи с этим отечественные производители в последнее время существенно нарастили выпуск высокопрочного крепежа отличного качества по оптимальным ценам. Ему-то и отдают предпочтение наши потребители.

Вопрос: Почему выгодно использовать высокопрочный крепеж, несмотря на то, что он дороже обычного?

Ответ: Если ответить на этот вопрос коротко, то выгодность применения высокопрочного крепежа заключается в меньшей металлоемкости, снижении общих расходов на сооружение объекта и практически неограниченном сроке службы. Более подробно об этом рассказано в блоке «Статистика использования высокопрочного крепежа». Все затраты, связанные с высокой стоимостью данных метизов, с лихвой окупаются отменными эксплуатационными характеристиками.

Высокопрочный крепеж целесообразно использовать строго по назначению, чтобы не нести ненужные расходы и получить максимально полезный результат. Для чего надо точно знать технологию выполнения предстоящей задачи, а также профессиональные рекомендации «бывалых» монтажников.

Советы по выбору высокопрочного крепежа

Качественный крепеж по всем параметрам должен отвечать требованиям стандарта, по которому он изготовлен. При выборе высокопрочных метизов изначально следует обращать внимание на маркировку и ее соответствие сопроводительным документам. Главным показателем для каждого изделия является класс прочности, находящийся в диапазоне от 8.8 до 12.9, за ним следует надежная антикоррозионная защита и точные геометрические размеры.

Высокопрочный крепеж лучше всего приобретать в виде болтокомплекта (болт + гайка + шайба), причем желательно, чтобы все компоненты были изготовлены одним производителем. Необходимо учитывать обязательные требования, предъявляемые к крепежным изделиям:

• абсолютная герметичность создаваемого узла крепления:
• надежность и безопасность соединяемых конструкций;
• крепеж должен быть больше или равным по прочности тем материалам, с которыми он взаимодействует;
• безукоризненная защита от влаги и другой агрессии окружающей среды.

Важно, чтобы крепеж мог эффективно работать в сочетании с различными типами металлов и сплавов, а также выполнять роль укрепляющего элемента при выполнении сварочных работ на особо тяжелых металлоконструкциях. Поскольку высокопрочный крепеж предназначен для нагрузок значительной величины, то выбор производителя также имеет большое значение. Доверять можно только торговым маркам с проверенной временем и опытом репутацией.

Советы по выбору выскопрочного крепежа

Крепежный узел только тогда будет безупречно работать долгое время, когда все его элементы и установочные работы полностью соответствуют регламенту. Поэтому при выборе этих деталей необходимо познакомиться с химическим составом исходного сплава, результатами лабораторных испытаний, качеством защитного покрытия против коррозии. Визуальный осмотр поможет выявить наличие внешних дефектов, как то трещин, прорывов, раковин, наплывов, изъянов резьбовой насечки.

В решении проблемы правильного выбора высокопрочного крепежа мелочей не бывает. Важны любые нюансы. Если речь идет о новом строительстве, сборке оборудования или ремонтно-реставрационных работах, то они в обязательном порядке производятся по заранее разработанным проектам. Приобретаемый крепеж должен точно соответствовать спецификации к проектной документации. При необходимости выполнить замену следует обращаться к авторам проекта, так как только они имеют право на такие действия.

Вы можете ознакомиться с описанием крепежа:

Примеры использования высокопрочного крепежа в больших стройках, проектах

В строительной сфере и машиностроении высокопрочный крепеж применяется достаточно часто, но особенно эффективно он себя проявляет на масштабных и значимых объектах. Например таких, как знаменитый Крымский мост или объекты, возведенные и реконструированные к чемпионату мира по футболу 2018 года. Уникальные технические характеристики метизов повышенной прочности позволяют создавать крепежные узлы, способные стойко выдерживать нагрузки статического и динамического характера, в том числе работающие на разрыв, любые атмосферные воздействия.

Высокопрочные крепежные изделия и комплекты применяют для соединения металлоконструкций там, где недопустимо использовать сварку либо по заключению проектировщиков. На следующем рисунке представлены наиболее характерные и распространенные конструктивные элементы металлических каркасов, соединяемых посредством высокопрочного крепежа:

Основные конструктивные элементы зданий с металлическим каркасом

Соединение металлоконструкций при помощи высокопрочного крепежа придает создаваемым узлам такую степень устойчивости и прочности, какую не могут обеспечить обычные болты и гайки. Крепежные изделия с маркой прочности выше 8.8, прошедшие специальную термическую обработку, способны эффективно работать в узлах с предварительным напряжением. Это качество, наравне с другими техническими характеристиками высокопрочного крепежа, используют проектировщики и монтажники при возведении зданий с весьма сложной конфигурацией. Ярким примером тому могут служить стадионы в Ростове-на-Дону:

Стадион в Ростове-на-Дону

и Казани:

Стадион в Казани

Спротивную арену невозможно построить без использования металлоконструкций и высокопрочного крепежа. Красивейший домашний комплекс известного футбольного клуба «Шахтер» в Донецке возведен на их основе. Фасадные и кровельные конструкции, чаша стадиона созданы из сборных металлических элементов с участием болтокомплектов повышенной прочности. Строителям удалось достичь максимальной степени комфортности, безопасности и внешнего величия. Не зря этот стадион удостился пятизвездночной оценки УЕФА. Вот так он выглядит при ночном освещении:

Стадион в Донецке

Из редкой красоты зарубежных сооружений стоит обратить внимание на высочайшее здание в Дубаи. Кстати, оно считается самым высоким в мире. Речь идет о необыкновенном «городе в городе» с индивидуальными парками, газонами, улицами. Называется это сооружение «Бурдж Халифа», имеет высоту 828 м. В основу этого смелого проекта заложены металлоконструкции с применением высокопрочного крепежа. Особенно интересный момент в строительстве здания принадлежит фундаменту, который не зафиксирован в скальной породе, а держится на огромном количестве висячих свай.

Самое высокое здание в мире

В зависимости от предназначения и воспринимаемой нагрузки болтовое соединение может быть простым или сложным. Для этого в определенной плоскости металлопроката высверливают отверстие, своим размером превышающее диаметр рабочего стержня болта. Показателем для определения этой величины служит класс точности, требуемый проектными расчетами. Для соединений с повышенными требованиями она не может превышать 0,3 мм. В этом случае болт садится в отверстие очень плотно, и отлично работает, в том числе на сдвиг.

Приведенные примеры являются лучшим доказательством тому, что высокопрочный крепеж вкупе с уникальными металлоконструкциями способен создавать настоящие чудеса в современном зодчестве. Однако сложные сооружения – это не единственная область его применения. Метизы с повышенными прочностными характеристиками широко используются при строительстве более простых объектов, участвуют в сборке машин, станков, механизмов и даже в быту с давних времен.

История возникновения высокопрочного крепежа

Резьбовые крепежные изделия как таковые появились достаточно давно, еще в 15 веке. Для их изготовления использовали бронзу и даже серебро, а резьбу наносили вручную, либо при помощи примитивных приспособлений. Первый настоящий винторезный станок изобрел француз Ж. Бессон, который стали использовать для изготовления болтов. Гайка сначала предназначалась для нарезки резьбы на ствол винта, а уже в 17 веке ее стали использовать в качестве крепежного устройства.

Широкое признание гайки и болты в качестве крепежа получили в период начала промышленной революции одновременно с активным использованием стальных сплавов.  История появления стали своими корнями уходит примерно в 7-8 век до нашей эры. Изначально люди научились из горнорудного сырья извлекать железо, для чего руду нагревали при помощи древесного угля под интенсивной подачей воздуха. В результате получали чугун с очень большим количеством углерода. Материал твердый, но весьма хрупкий. Позже научились делать сплав, в котором содержание углерода не превышало 2%, его и стали называть сталью.

В 1856 году металлург из Европы генри Бессемер изобрел конвертер, благодаря которому началось промышленное производство стальных сплавов. Немногим позже, в 1864, появились первые мартеновские печи, и с этого времени выплавка стали производится в достаточно больших объемах. Ее состав и свойства становились все более совершенными, расширилась область использования.

История выскопрочного крепежа

Параллельно шло активное развитие промышленного производства металлоизделий, в том числе крепежа. Ученые-металлурги находили новые технологии, изменяли состав сплава, добивались максимального снижения углерода в его структуре. Внедрение различных способов термической обработки стального сплава и введение легирующих добавок позволило придавать металлу и его производным совершенно новые свойства. Так, одновременно с нержавеющими марками стали появился материал с высокими прочностными характеристиками. В 30-е годы прошлого столетия повсеместно в несущих металлоконструкциях вместо заклепок стали устанавливать высокопрочные болты с шайбами и гайками.

Высокопрочный крепеж за короткое время занял свою достойную нишу на рынке металлоизделий. Без него сейчас не обходится ни одно масштабное строительство. Надежная защита от коррозии делает эти изделия совершенно неуязвимыми при контактах с водой и агрессивной средой. Крепеж с повышенной прочностью отлично переносит высокие, низкие температуры, а также их резкую смену. Однако чтобы изделия функционировали наиболее эффективно, необходимо соблюдать рекомендации стандартов.

Возможные проблемы и нюансы использования высокопрочного крепежа

Высокопрочный крепеж применяется для соединения стальных конструкций с целью передачи нагрузок и усилий от одной детали к другой. Болтовые соединения могут обеспечивать фрикционное сцепление, воспринимать полную нагрузку на себя или работать на растягивающее усилие. При выборе болтокомплектов высокой прочности важно понимать их предназначение и приобретать крепеж, соответствующий предстоящей задаче.

Не менее существенное значение имеет грамотность выполнения монтажных работ. Если крепежное изделие должно принимать всю нагрузку, то для его затяжки достаточно человеческого усилия при закручивании обычным гаечным ключом. При наличии циклических нагрузок болтовое соединение закручивается на величину, равную или большую 70 % прочности болта на растяжение. При этом способе крепления рабочая нагрузка передается через трение между соединяемыми элементами.

Возможные проблемы выскопрочного крепежа

При работе с высокопрочным крепежом следует пользоваться специальным инструментом, обладающим возможностью установки и контроля за величиной крутящего момента. С целью исключения вероятности проскальзывания головки болта или гайки необходимо в крепежный комплект обязательно включать высокопрочные шайбы.

Избежать многих проблем поможет правильный подбор геометрических размеров и технических характеристик крепежа. Необходимо учитывать, что высокопрочные крепежные изделия способны при гораздо меньших габаритах выдерживать более существенную нагрузку, чем обычные болты/винты/шпильки. Ни в коем случае не следует самостоятельно, без требуемых нормативами расчетов, заменять проектные метизы на аналогичные. Это допустимо делать только специалистам, так как на высокопрочный крепеж возлагаются весьма ответственные нагрузки.

Как правило, гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединения болт—гайка согласно ГОСТ 1759.5-87.

В европейских стандартах по высокопрочному крепежу есть важная рекомендация. Крепежный комплект должен быть произведен на одном предприятии с непременным сопровождением качественными сертификатами. Крайне нежелательно использовать болт, гайку и шайбу от разных изготовителей, в том числе произведенных по одному стандарту. Эти изделия могут, хоть и незначительно, но все же отличаться по химическому составу, способу термической обработки, типу антикоррозионного покрытия и даже геометрическим параметрам. Любое отклонение может негативно сказаться на качестве узла крепления.

Интересные факты о высокопрочном крепеже

Высокопрочный крепеж от других метизов отличают такие редкие качества, как высокая прочность при небольших размерах, способность работать под предварительным напряжением, отличная стойкость к агрессивным воздействиям. Эти свойства являются приоритетными при выборе области использования данных крепежных устройств.

История создания высокопрочных болтовых соединений начинается примерно в 20-е годы прошлого века, Именно в это время широкое распространение получили новейшие (для тех времен) виды низкоуглеродистой и легированной стали. Металлурги обратили внимание, что дополнительная термическая обработка придает изделиям особые свойства, о которых уже упоминалось выше.

Интересные факты о выскопрочном крепеже

И вот всего немногим более чем через 10 лет строители предложили использовать высокопрочные стальные болтокомплекты вместо привычных заклепок при возведении несущих металлоконструкций. Было замечено, что при формировании таких узлов допустимо применять достаточно большие усилия с целью предотвращения проскальзывания соединений. Для повсеместного применения болтов с гайками с предварительным нагружением понадобилось почти 40 лет. В начале 70-х проектировщики и строители во всех странах стали заменять трудоемкие заклепочные процессы на сборку металлоконструкций при помощи высокопрочного резьбового крепежа. К главным достоинствам этого способа относятся:

• простота установочных работ при условии применения специального инструментария, контролирующего величину крутящего момента;
• удобство использования, в том силе в условиях высотного строительства;
• при необходимости в процессе монтажа есть возможность дополнительно выровнять элементы металлоконструкций и выполнить их подгонку.

Сегодня без применения высокопрочного крепежа невозможно представить ни одно крупное строительство. Благодаря небольшим габаритам при высокой прочности данные крепежные устройства способствуют снижению металлоемкости всей сооружаемой конструкции. Крепежные узлы при этом получаются компактными и надежными. Результатом стала возможность возведения по-настоящему уникальных и необычных зданий. Подробнее об этом в блоке «Примеры использования высокопрочного крепежа в больших стройках, проектах».

Создание высокопроизводительной и долговечной техники немыслимо без применения уникального по прочности крепежа. Именно такими метизами, полимерными крепежными деталями, скрепляют составные части герметичных узлов, а также сложных технологических систем. Высокопрочный крепеж также обеспечивает возможность автоматизации сборочных процессов, что в свою очередь повышает производительность труда.

Для изготовления высокопрочного крепежа в качестве исходного сырья применяются низкоуглеродистые и легированные стали:

• 40Х
• 20Г2Р
• 65Г
• 10КП
• 20КП
• 10
• 20
• 35
• и другие

Необходимо, к сожалению, констатировать, что пока Российская Федерация отстает от развитых западных стран в объемах производства высокопрочного крепежного материала, что наглядно видно в отечественной автомобильной, станкостроительной, приборостроительной отраслях. Не всегда наши машины выдерживают даже гарантированные сроки эксплуатации, что не скажешь, например, о выносливости «легковушек» и грузовиков немецкого, французского, шведского, американского производства.

Но дела поправляются, и скоро Россия станет в один ряд со странами, которые научились производить высокопрочный крепеж. И дело не в том, что наша промышленность не способна произвести в полном объеме прочные крепежные детали, а проблема в отсутствии информации о новых методах и материалах их изготовления. Не составлены справочники современных крепежей, по которым конструкторы могли бы проектировать узлы и целые системы из них.

Приходится заимствовать из западных стран. В результате в России, других государствах СНГ, обрусела немецкая аббревиатура DIN, раскрывающаяся как Deutsches Institut fur Normung e.V. В переводе на русский означает «Немецкий институт по стандартизации». Это сродни российскому ГОСТу.

А сейчас приведем примеры, из каких материалов, а также о их дополнительной обработке, производят метизы, позиционирующие на ликвидных рынках России под сертификационным кодом DIN.

Возьмем DIN 912 ВИНТ. Параметры, качество, материал продублированы отечественным ГОСТом 11738-84, международным сертификатом качества ISO 4762. Металлическая крепежная деталь представляет собой винт, который имеет цилиндрический оголовок с внутренним шестигранным углублением, точно совпадающим по контуру с рабочей поверхностью ключа. На метизе нарезана резьба метрическая. Ее шаг в зависимости от метрических размеров винта, может варьироваться от М1,6 до М64.

Винт изготавливается из стали марки 8,8, 12,9. То есть по стандартизированному определению отвечает стали, специально предусмотренной для производства данных винтов. Можно говорить, что сталь таких марок пригодна для того, чтобы изготавливать из нее высокопрочный крепеж.

Кроме этого сталь проходит дополнительную обработку от коррозии путем наслоения цинка или методом гальванического никелирования. В некоторых случаях допускается использование нержавеющей стали марки А2 и А5.

Для соединения частей узлов, деталей, плоскостей, которым предстоит функционировать в агрессивных средах, винт изготавливают из латуни или высокопрочного пластика.

Как видим, если при производстве этого вида метизов соблюсти все требования ГОСТа, то крепеж получится долговечным и прочным.

Особенно должны соблюдаться эти требования при изготовлении установочных винтов DIN 913, DIN 914, DIN 915, DIN 916 на которые в процессе работы действуют различные силы: на срез, на смятие, на вырывание и так далее. К прочному крепежу можно без сомнения отнести болты DIN 933, гайки DIN 934, шайбы DIN 6340 и другие. Все они изготавливаются из прочных материалов с обязательной дополнительной обработкой.

Наша компания готова продать оптовыми партиями не только, вышеперечисленные крепежные изделия, но и другие по демократическим ценам.

Кстати, для подсчета веса крепежа, вы можете воспользоваться удобным сервисом — калькулятор крепежа и метизов.

Источник