Для изготовления надежных несущих конструкций, находящихся под постоянными нагрузками вибрирующего характера, актуально применение высокопрочного крепежа. К нему относятся изделия, произведенные из особых марок сталей, которые отличаются стойкостью к коррозии, возникающей под действием разных окислителей. Также выдерживающие существенные механические нагрузки, действующие на разрыв, срез, изгиб. Большинство видов крепежа является высокопрочным, поэтому их применение распространенно во всех сферах от производства мебели до возведения мостов.
Основные параметры высокопрочного крепежа
К категории высокопрочных относят болты и гайки, которые в процессе эксплуатации могут быть подвержены нагрузке до 800 мПа. В некоторых случаях она существенно больше. Для производство подобных видов крепежей используется низкоуглеродистая сталь, так как его присутствие в металле делает сплав более хрупким и склонным к разрушению при ударе. Низкоуглеродистые стали являются более вязкими, поэтому они лучше выдерживают вибрации. Конечно, производство не обходиться без легирующих добавок, которые:
- увеличивают стойкость к коррозии;
- снижают износ;
- улучшают внешние характеристики изделий.
В большинстве случаев высокопрочный крепеж подвергают холодному цинкованию методом легирования в ваннах для защиты от коррозии.
Применение высокопрочного крепежа
Разный высокопрочный крепеж, болты, гайки, шпильки, шайбы, анкерные болты, дюбеля, клинья используют там, где не применима сварка. Например, его используют в мостостроении, так как каждая его деталь подвержена нагрузкам вибрирующего характера из-за движения транспорта и геологических процессов.
Применяться высокопрочный крепеж будет в:
- мостостроении, обустройстве путепроводов и эстакад;
- изготовлении запорной арматуры, работающей под высоким давлением;
- строительстве крупных бетонных сооружений;
- производстве оборудования, работающего в условиях повышенного давления и температур.
Существует много сфер, где для стыковки элементов конструкций можно использовать только высокопрочный крепеж, так как при эксплуатации на них действуют высокие механические нагрузки и химическая коррозия. Для этого изделия покрывают цинковыми и иными защитными материалами: цинкование, омеднение, железнение, нанесения слоя никеля, хромирование.
Требования к высокопрочному крепежу
Если для строительства объекта или нагруженной конструкции нужен высокопрочный болт и другие крепежи, то он будет относится к высокопрочному. Тогда к изделию будут предъявляться следующие требования:
- соответствие размерам и допускам;
- выдерживать низкие температуры от -60 градусов;
- класс прочности соответствует 8,8-12,9;
- быть устойчивыми к вибрациям;
- выдерживать нагрузки кручением, на изгиб и срез.
Прочность болтового соединения зависит не только от типа использованного крепежа. Важно правильно выбрать его типоразмер. Чем больше диаметр болта, тем он способен выдержать большие нагрузки. Если нельзя установить более толстый болт, то можно компенсировать соединение их количеством. Каждый тип стыковки рассчитывается по специальным формулам с учетом множества факторов. Применение крепежа с повышенной прочностью снижает металлоемкость изделий, так как при тех же размерах элемент стыковки получается более выносливым к нагрузкам разного вида.
Разновидности высокопрочного крепежа
В производстве используют разные типы высокопрочного крепежа. В номенклатуре изделий присутствуют резьбовые виды и компоненты, применяемые вместе с ними:
- гайки;
- болты;
- шайбы;
- шпильки;
- штифты;
- граверы.
Марки сталей для производства крепежа повышенной прочности
Производят высокопрочный крепеж из разных марок сталей. Как правило, это термо- и коррозионностойкие сплавы с увеличенными нагрузочными способностями. Марка стали в совокупности с размерами определяет класс прочности изделия:
- 8,8 – Ст. 35, Ст.40Х, Ст.20Г2Р;
- 10,9 – Ст.35Х, Ст.40Г2, Ст.35ХГСА;
- 12,9 – Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА и Ст.40ХНМА.
Для придания вязкости высокопрочные металлы подвергают процессу отпуску, который бывает низким, средним и высоким. Последний тип применяют для производства крепежей, выдерживающих ударные нагрузки. Температура отпуска находится на уровне 650 градусов.
Это сплавы, которые обладают высокими пределами прочности. Для более выносливых сталей данный показатель составляет 1200-1220 МПа. К слову, болт М20 с классом прочности 12.9 из стали Ст.30ХГСА или подобной ей способен выдержать нагрузку до 30,6 тонн, а изделие с классом прочности 5.8 – до 13 тонн. При этом винты и болты имеют больший показатель прочности, чем у гаек. Если у болта он составляет 8.8, то у гайки будет равен 8-му классу.
