В промышленности и строительстве применяются крепёжные изделия различного типа. Каждый тип имеет конструктивные особенности, благодаря которым может выполнить возложенные на крепёж функции.
Или не выполнить их – если выбор крепежа сделан с ошибкой. Чтобы свести подобные ошибки к минимуму, основные свойства крепёжных изделий чётко отражаются в их маркировке. Остаётся лишь правильно её прочитать!..
Виды крепёжных изделий
Прежде чем расшифровывать маркировку на конкретном «гвоздике», следует определиться с типами крепёжных изделий. Их существует достаточно много: крепёж отличается назначением, конструкцией, материалом, покрытием. Кроме того, в пределах одного типа крепёжные изделия отличаются размерами (длиной, диаметром), а иногда и формой.
К основным, и наиболее распространённым видам крепежа относят:
- резьбовые крепёжные изделия – болты, гайки, шпильки, винты, шурупы;
- вспомогательные элементы (чаще всего используются в сочетании с резьбовым крепежом) – шайбы, шплинты, стопорные кольца/полукольца;
- крепёж, устанавливаемый с натягом в сплошной материал – гвозди, дюбели, анкеры, арматурный крепёж;
- заклёпки (для создания неразъёмных соединений);
- разнообразные фиксирующие элементы – хомуты, стяжки, скобы и т.п.;
- такелаж, тросы, ленты, проволока;
- специфический сантехнический крепёж;
- и прочие виды.
*Разнообразные клеи, мастики, герметики также широко применяются для соединения частей конструкций. Однако к элементам крепежа (предполагающим наличие отдельно взятых изделий, измеряемых штуками) эти материалы всё-таки не относятся.
Помимо типов (т.е. классификации по конструктивному признаку) существует распространённое, хотя и не совсем «академическое», разделение на метрический и дюймовый крепёж. Например, размеры трубной резьбы в силу исторической традиции всегда обозначаются в дюймах. Хотя это не мешает относить данный крепёж к резьбовому.
Материал крепёжных изделий
Ещё одно характерное различие крепежа – его материал. Для производства крепёжных изделий применяются все распространённые типы конструкционных материалов: стали, цветные металлы, дерево, пластик. Последний вид материала наиболее перспективен. И в ряде случаев активно вытесняет «классику» – металлы различного вида. При сопоставимых характеристиках прочности синтетический полиамид обладает существенным преимуществом перед стальными изделиями – в первую очередь неподверженностью коррозии. Именно поэтому различие в материале присутствует не только для крепежа разного типа (как, например, стальная гайка и медная заклёпка), но и для однотипных изделий – тех же болтов из стали или полиамида.
Однако, несмотря на прогресс в области синтетических материалов, основным для производства крепёжных изделий остаются всё-таки стали, сплавы и цветные металлы. Выбор марки материала для крепежа конкретной конструкции диктуется:
- рабочей нагрузкой, требующей определённой прочности крепёжных изделий;
- условиями окружающей среды – температурой, наличием агрессивного химического воздействия (что требует выбора крепёжных изделий, стойких к температуре и коррозии);
- наличием динамической составляющей нагрузки – вибрации (крепёж должен обладать значительной усталостной прочностью);
- требованиями к магнитным свойствам материала – или, напротив, к их отсутствию;
- физическими характеристиками материала (удельной массе, плотности, отсутствию склонности к искрению при ударном контакте и т.п.);
- довольно часто – эстетическими свойствами и соображениями дизайна.
Эти и другие факторы накладывают жёсткие ограничения на выбор типа материалов для крепёжных изделий в каждом конкретном случае. Поэтому, если в партии запчастей попался титановый крепеж – вряд ли в его маркировке удастся расшифровать марку «стали»!
Типы защитных покрытий
Ещё одной категорией свойств крепёжных изделий является наличие/тип защитного покрытия материала. Тонкий слой покрытия обеспечивает не только защиту от коррозионного или механического воздействия (контактного истирания), но и благоприятно влияет на повышение усталостной прочности крепежа (при наличии защитного покрытия эффект поверхностного сжатия сравним с механическим упрочнением ковкой).
Толщина покрытия определяется размерами и типом крепёжных изделий. К примеру, для элементов с шагом резьбы меньше 0,4 мм толщина составляет 3-6 микрон. Для резьбы с шагом выше 0,8 мм – 9-12 микрон. Для покрытия применяют цинк, кадмий, медно-никелевый сплав, хром, олово, оксидные плёнки и т.д. Все технические требования к типу и характеристикам покрытия регламентируются ГОСТ 1759.4—87.
Маркировка крепежа
Некоторые виды крепёжных изделий не подлежат обязательной маркировке. Однако для ряда крепежа (прежде всего, резьбового) нанесение маркировки является непременным требованием. Обязательно маркируются:
- болтовой крепёж с шестигранной головкой;
- винты с цилиндрическим/шестигранным внутренним шлицем;
- шестигранные гайки;
- резьбовые шпильки.
При этом маркировка должна содержать информацию о:
- классе прочности материала крепежа;
- конструктивных размерах;
- левой резьбе (если крепёжное изделий имеет такую);
- наличии/типе защитного покрытия;
- изготовителе крепежа (наносится клеймо или товарный знак).
Обозначение класса прочности расшифровывается следующим образом. К примеру, имеется болт с шестигранной головкой класса прочности 5.6. Первое число (умноженное на 100) – это предельная нагрузка на разрыв. В нашем примере она составляет не менее 500 Н/мм2. Превышение данной нагрузки означает гарантированное разрушение материала крепежа. Следовательно, данное число характеризует предельную несущую способность резьбового крепёжного элемента в составе сборочной единицы.
Вторая часть обозначения (число, умноженное на 10) представляет собой отношение предела текучести к пределу прочности (зашифрованному первым числом). В нашем примере болт пройдёт границу упругой деформации и подойдёт к пределу текучести при нагрузке в 6•5•10=300 Н/мм2
Таким образом, маркировка класса прочности содержит в себе все основные характеристики материала. По маркировке легко сравнить крепёжные изделия между собой – и выбрать подходящий для конкретной конструкции. К примеру, болты с маркировкой 4.6 и 4.8 имеют одинаковый предел прочности (400 Н/мм2). Однако предел текучести у первого ниже (наступает при нагрузке в 240 Н/мм2, в то время как у второго – при 320 Н/мм2). Можно ли сказать, что болты выдержат одинаковую нагрузку, к примеру 300 Н/мм2? В пределе, да – ни один из них не разрушиться. Но второй болт будет работать в зоне пластической деформации. И следует тщательно оценивать, допустимо ли это для конкретной конструкции.
Класс прочности обычно наносится отдельным числом в нижнем полукружье на торце шестигранной головки болта. В верхней же части присутствует буквенно-цифровой код из нескольких символов:
- первая буква – это всегда клеймо или шифр завода-изготовителя;
- следующая группа цифр – это значение временного сопротивления на разрыв (делённого на 100);
- далее идут буквы климатического исполнения (ХЛ означает «холодный климат»);
- цифра следом – это номер плавки;
- если резьба болта левая – замыкает маркировку значок стрелки «против часовой».
Для нержавеющих болтов перед классом прочности ставится марка стали – А2 или А4. При этом класс прочности зашифрован двухзначным числом (50, 60, 70 и т.д.). Умножение этого числа на 10 даст предел прочности в МПа.
Шестигранные гайки также подразделяются на классы прочности: 4, 5, 6, 8, 10, 12. Если число в маркировке умножить на 100, получится предел прочности болта, с которым может использоваться данная гайка. К примеру, гайку класса 6 можно смело использовать с болтами класса 6.6.
В целом, правила маркировки крепёжных изделий, а также их расшифровка регламентируются ГОСТ 27017-86. В стандарте очерчена терминология, номенклатура и обозначения крепежа различного вида. При этом ГОСТ допускает модификацию обозначений (добавление к стандартным характеристикам новой информации, точнее раскрывающей особенности и свойства крепежа).
Наиболее «свежий» стандарт для болтовых крепёжных соединений – это ГОСТ Р 52644-2006.