Все о винтах

Виды и их характеристики

В зависимости от типа соединения установочные винты выбираются нужной длины, сечения (диаметр), с шагом резьбы либо с цапфой, с разными фиксирующими наконечниками подходящей формы.

Каждый из них имеет определенную маркировку, соответствующую регламенту. Кроме стандарта качества ГОСТ, принятого в России, существуют и международные аналоги стандартов ISO, а также зарекомендовавшие себя по всему миру немецкие DIN.

В зависимости от марки УВ используются как на мягких, так и на твердых металлах (либо универсальные), могут иметь разную силу сжатия, виброустойчивость, использоваться под разным углом, применяться в качестве регулировочных, временных или для постоянного удержания.

Установочные винты, в зависимости от имеющейся шлицы, подразделяются на два вида.

Внутренний шестигранник может иметь три типа удерживающей силы: скручивание (сопротивление вращению), осевое сцепление (сопротивление боковому движению) и виброустойчивость. Для работы потребуется специальный Г-образный ключ. Такой вид зажимного крепежа более защищен от несанкционированного доступа и имеет класс повышенной надежности, очень популярный и гораздо более практичный, чем обычный прямой, где плоская отвертка легко выскальзывает при тугом затягивании детали.

Спецификацию и чертеж стандартных марок УВ различных размеров, в зависимости от их назначения, смотрите далее.

Ступенчатый DIN 923 — это нажимной винт необычной формы, состоящий из 3 частей: тонкой головки с прямым шлицем и гладким корпусом, а с другой стороны резьбовой цапфой (0,7–11 мм) с тупым наконечником. Номинальная длина находится в диапазоне от 3 до 25 мм с диаметром от M1,4 до M10. Изготавливаются из латуни, углеродистой и легированной стали A1–А5, класса прочности – 4,8/ 5,8 (для болтов).

Стопорный УВ DIN 551 с прямым шлицем и плоским концом является аналогом DIN 553 под стандартную отвертку. Он очень часто используется как скрытый крепеж в различных областях: от промышленного приборостроения до мебельного производства. Поворачивается до тех пор, пока не соприкоснется с внутренним объектом, оказывая тем самым давление и создавая зажимное усилие. Изготавливаются из стандартных материалов твердостью 14H–22H из стали А1–А5, а также бывают латунные, алюминиевые и даже пластиковые. Размеры варьируются: длина – от 5 до 100 мм, а диаметр цилиндра – от M2 до M20. Класс прочности 8,8 согласно ГОСТ 1476-93.

Установочный винт DIN 913 является аналогом DIN 914, 915 и 916. Все они не имеют головки, на торце расположен шлиц для шестигранника. Отличаются между собой только типом наконечника, который может быть тупым, конусным цилиндрическим или засверленным. О преимуществах каждого из них можно узнать ниже. Вопрос выбора того или иного материала стоит довольно остро, когда планируется использование крепежа в условиях повышенной влажности, например в насосном оборудовании. Легированная сталь, титан и специальные покрытия, стойкие к коррозии, широко используются в трубопроводах. Технологии производства и металлургии постоянно развиваются, чтобы позволить использование стойких сплавов в ситуациях повышенного износа, таких как концентрация сероводорода выше 35%, температуры до 220° C, а также высокого давления. Твердость 45 H соответствует российским стандартам ГОСТ11074-93, ГОСТ 8878-93, ГОСТ11075-93 и ГОСТ28964-91.

Замена на аналог иногда бывает критической, поэтому иногда приходится обращаться к специалистам по производству крепежей. В зависимости от размеров меняется угол фаски наконечника, например у длинных винтов размера М6х10 угол фаски 90°, а короткие и длинные или толстые и длинные, такие как 12х12, имеют более тупой угол фаски 120°, что немного хуже для постоянного сцепления.

5 Высокопрочные метизы – по-настоящему стойкие к разрушению

Болты с временным сопротивлением более 80 кгс/мм2 называют высокопрочными. К ним относят изделия классов 8.8–12.9. Такие болты нужны для соединений деталей мостовых конструкций, крепления элементов кранов, железнодорожных вагонов и техники, машин и агрегатов, используемых в сельском хозяйстве. К высокопрочным метизам причисляют самоконтрящиеся соединительные элементы. Изготавливаются болты повышенной прочности из нержавеющих сплавов, Ст.40 и Ст.35Х. Их в обязательном порядке подвергают закалке и отпуску. Без такой термической обработки добиться высоких прочностных показателей невозможно.

Термообработка метизов – дорогая и трудоемкая процедура. При несоблюдении технологии ее выполнения болты могут искривляться, а их геометрические параметры искажаться. Особенно часто подобные проблемы отмечаются при штамповке длинного крепежа. ГОСТ разрешает корректировать размеры и форму искривленных болтов, используя операцию повторной накатки. Для снижения риска деформации болтов их термическая обработка чаще всего осуществляется в среде газов с защитными характеристиками. Это еще больше увеличивает расходы на изготовление крепежной продукции.

Высокопрочные метизы

Предприятия находят разные выходы из такой ситуации. Например, ограничивают длину и диаметр выпускаемых высокопрочных болтов, применяют современное оборудование для штамповки с повышенным коэффициентом эксплуатации. Свойства специальных метизов описываются в отдельных Гос. стандартах либо отраслевых нормативных документах. Например, существует ГОСТ Р 52644. Он оговаривает размеры и механические характеристики болтов высокой прочности с головкой под ключ, которые применяются исключительно в сфере мостостроения. В стандарте приведена прочность крепежных элементов М16–М48. По своей величине она равняется сопротивлению на разрыв. Маркировка таких болтов включает в себя не только класс прочности. В ней присутствует литера S (крепеж под ключ с увеличенным размером).

Специализированные болты, кроме всего прочего, различаются по виду исполнения. Они могут быть вариантов ХЛ и У. Первые высокопрочные метизы предназначены для работы при температурах ниже -40 °С. Маркируются болты литерами ХЛ и цифрами, указывающими на класс прочности. Крепежные элементы У используют при температурах до -40°. Литера в их маркировке необязательна. Болты У и ХЛ изготавливают из сталей 30Х2НМФА, 40Х Селект, 30Х2АФ, 30Х3МФ.  Классы прочности таких изделий приведены далее:

• 110 – болты с резьбой М16–М27 (их прочность соответствует показателю сопротивления на разрыв и равняется 110 Мпа);
• 95 – изделия М30;
• 75 – М36;
• 65 – М42;
• 60 – М48.

Элементы винта

Основными элементами винта являются:

• Цилиндрический стержень — часть винта, непосредственно входящая в отверстие или вворачивающаяся в материал. Стержень частично или полностью покрыт резьбой. Длина нарезной части и глубина нарезки определяются в зависимости от материала, из которого изготовлен винт и материала соединяемых деталей, а также от диаметра резьбы.
• Головка — часть винта, служащая для передачи на него крутящего момента. Имеет лыски под гаечный ключ или шлиц для отвёртки. Формы головки и шлица могут быть очень разнообразны.

Формы головок

Виды формы головок: a) плоская, b) выпуклая, c) круглая, d) грибовидная, e) потайная, f) полупотайная

В зависимости от предназначения различают следующие основные формы головок:

• Плоская;
• Выпуклая;
• Круглая — обычно, в декоративных целях;
• Грибовидная — низкая головка сферической формы;
• Потайная: коническая головка с плоской внешней поверхностью, предназначенная для утапливания в материал «заподлицо», широко используется для шурупов;
• Полупотайная: нижняя часть — как у потайной, но верх — не плоский, а закруглённый.

Виды шлицев

Советы по выбору

Для правильного выбора крепежа нужно точно знать, для чего он приобретается (для сборки оборудования, для замены износившихся или негодных по иным причинам аналогов). Кроме того, важную роль играют условия эксплуатации – внутри помещения или снаружи он будет установлен, будут ли на него воздействовать статические и динамические нагрузки, надежность, крепость, защищенность узла скрепления.

Если требуется усиленная прочность крепления, или необходима установка винта в место со сложным доступом или постоянными динамическими нагрузками, подойдет шестигранный винт. В случае необходимости скрепить тонкие листы и металлический каркас, используются винты с прессшайбой и полукруглой головкой. Такие изделия не деформируют тонкий металл в местах скрепления, при этом площадь контактной поверхности листа и крепежа увеличивается.

Винт-стяжку (по-другому называется мебельный) используют, когда нужно собрать корпусную мебель, конструкции из ДСП, а также фанерные и деревянные сооружения. Стяжка – изделие прочное и надежное. Чтобы его закрепить, потребуется использование шестигранного ключа. Перед установкой стяжного винта необходимо подготовить отверстие и посадочное место для потайной шляпки фиксирующего устройства.

Полуцилиндрическая головка винта нужна, когда необходимо навесить и закрепить листовой металл на металлическую же конструкцию. Смотрится такое изделие очень эстетично. Потайная головка требуется для надежного соединения утолщенного листового материала к металлическому каркасу. Перед установкой в листе необходимо подготовить отверстие и снять фаску для того, чтобы плоскости листа и торцевой части потайной головки находились на одном уровне.

Если же требуется просто прикрепить одно к другому, и конструкция не будет подвергаться никаким нагрузкам ни в статике, ни в динамике, и, кроме того, эстетика тоже неважна, подойдет обычный винт с цилиндрической головкой и плоским шлицем.

Болт и его характеристики

Болт – это изделие для крепежа, представлен в виде стержня, который имеет шестигранную головку (бывают и другие виды головок) и наружную резьбу. С помощью гайки или резьбового отверстия образовывает соединения.

Ещё до появления резьбовых соединений болтами называли изделия в форме цилиндра, примером считается арбалетный болт.

В зависимости от того, что именно необходимо скрепить болты разделяют на несколько видов:

• Откидные.
• Анкерные.
• Рым-болты.
• Болты, которые имеют головку с шестью гранями.
• Болты, которые имеют головку в форме полукруга.
• Болты, которые имеют потайную головку.

Основной материал для создания болтов – это нелегированная и легированная сталь.

Болт

Для того чтобы закрепить соединяемые детали болт вставляется в сквозное отверстие уже проделанное в этих деталях, после этого на резьбу болта нужно ввинтить гайку и стянуть детали с её помощью. Для предотвращения деформирования деталей или откручивания гайки под неё и под головку болта укладывают разнообразные шайбы.

На сегодняшний день выделяют 11 типов прочности болта. Самые прочные в нашей стране – это 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9 (5 классов). Они используются в основном для скрепления деталей сельскохозяйственной и строительной техники и в мостостроении.

Изготовление болтов основано на использовании методов горячей и холодной высадки, а также накатки резьбы на специальном оборудовании. Затем производиться термообработка и нанесение покрытия.

Прочность болтов

Все болты, с резьбой более М6, должны маркироваться. На головке болта маркируется прочность болтов по ГОСТ или по ISO, а также их исполнение. Если резьба болта или винта больше чем М6, и на головке нет маркировки, то от использования такого болта следует отказаться. Рассмотрим, что обозначает класс прочности болтов и как он обозначается непосредственно на головке.

На картинке изображены три вида маркировки. Прочность болтов 8.8 самая распространенная. Болт класса прочности 10.9, соответственно, более прочный, чем 8.8. Обозначение «Х» на головке болта указывает, что болт каленый, как правило, такое обозначение на карданных болтах. Существуют классы прочности болтов 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Точка между цифрами может отсутствовать.

Теперь поговорим о том, что обозначают эти цифры. Первая цифра маркировки равно 0,01 пределу прочности болта на растяжение, чтобы понять предел прочности, делим первую цифру на 0,01 и получаем предел прочности на растяжение в МПа. Вторая цифра равно 0,1 отношения предела текучести болта к пределу прочности на растяжение. Если перемножить цифры, и результат умножить на 10, то получим предел текучести в МПа. Приведем пример расшифровки. Прочность болта 12.9 расшифровывается следующим образом:

12/0,01 = 1200 (МПа) – предел прочности на растяжение.

12х10х9 = 1080 (МПа) – предел текучести.

Болты класса прочности до 5.6 чаще всего используются в мебельном производстве, остальные используются в машиностроении и строительстве. Причем класс прочности 10.9 и 12.9, ввиду высокой цены, используется при сборке особо ответственных узлов.

Помимо болтов со стандартной шестигранной головкой, также используются винты с внутренним шестигранником, болты с фланцем, болты с полукруглой головкой и квадратным подголовником и другие. Место расположения маркировки у таких болтов отличается от стандартных болтов. Маркировка может наноситься на цилиндрическую поверхность или под головку болта.

На картинке изображены примеры нанесения маркировки на болт с полукруглой головкой (слева) и на болт с внутренним шестигранником (справа).

Существуют и болты, предназначенные для использования в определенных узлах, они могут иметь дополнительные маркировки. Например, болты для строительства мостов могут иметь маркировку «ХЛ», что означает допустимое применение болта при температурах до – 65 0 С. Иногда на головках болтов указывают марку стали, примененную при изготовлении.

На шпильках также указывается класс прочности, наносится он цилиндрическую часть, где отсутствует резьба, но с двумя существенными различиями: 1) На болтах маркировка выступает над поверхностью, на шпильках наоборот – маркировка углубляется в материал. 2) Шпильки маркируются, начинаются с класса прочности 5.6. На диаметрах шпилек, менее М12, иногда маркируют не цифры, а условные знаки, каждый из которых соответствует классу прочности.

Маркировка гаек осуществляется немного по другому принципу. При нанесении маркировки на гайку учитывают отношение ее высоты к диаметру резьбы. По отношению высоты гайки к диаметру, гайки делятся на 5 видов: 1) Низкие Н/d меньше 0,8 2) Нормальные с отношением высоты к диаметру резьбы 0,8 3) Высокие с отношением 1,2 4) Сверхвысокие с отношением 1,5. 5) Сверхнизкие, маркировка на них обычно не наносится.

Для низких гаек существует всего два класса прочности – 04 и 05. Для расчета предела прочности на растяжение откидываем 0 и умножаем на 100. Получаем 400 и 500 МПа соответственно. По полученному значению смотрим, с каким классом прочности болта следует использовать гайку.

Нормальные, высокие и сверхвысокие гайки имеют 7 классов прочности – 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Аналогично умножаем на 100 и получаем значение предела прочности на растяжение. Таким образом, гайку 8 класса прочности лучше всего использовать с болтом 8.8. Распределение нагрузки в резьбе в таком случаи будет равномерным.

Иногда встречаются и другие маркировки на болтах, но, как правило, бывает это очень редко. Подавляющее большинство болтов маркируется именно по такому принципу.

В следующей статье расскажу, как сделать расчет болта на растяжение, срез и смятие.

Задавайте вопросы, оставляйте комментарии, делитесь впечатлениями от статьи!

Отличия

И все же, в чем разница болта и винта? К основным отличиям можно отнести:

1. Каким способом закрепляются детали: сквозь детали болт проходит полностью, как правило, и скрепляется при помощи гайки (резьбовым отверстием детали чуть реже), а винт же необходимо вкручивать в одну из деталей, которая имеет резьбу.
2. Вхождение в детали: прокручиваясь внутрь, винт фиксирует детали, а болт же не делает этого, он остается статичным.
3. Инструменты, при помощи которых происходит вкручивание: болт крепится при помощи ключа, а винт, при наличии шлиц, может вкручиваться отверткой.
4. В результате соединения двух деталей некоторые разновидности винтов могут вращаться. Они используются в перемещающихся и подвижных машинных механизмах, чем не может похвастаться болт.
5. У болта всегда имеется головка, у винта — зачастую, но не всегда.
6. Углубление: у винта при вкручивании головка углубляется в крепительную деталь, у болта — она останется снаружи.
7. У винта резьба расположена по всей длине стержня, у болта — может доходить до половины.
8. У винтов диапазон размеров шире, чем у болтов, так как мелких болтов не бывает, а винты есть.
9. Разъединяют болтовое соединение путем срезания болта, а винтовое же путем срезания его резьбы.
10. Прочность: только на растяжение учитывается нагрузка при расчете винтовых соединений, то есть на разрыв винта в длину оси, а когда рассчитываются болтовые — и на растяжение, и на срез.

Разновидности

Для выбора и приобретения наиболее подходящего гребного винта первоначально следует разобраться в существующих классификациях. Имеется множество различных критериев для их деления, самые значимые из них рассмотрены ниже:

1. Показатель расстояния, которое винт способен преодолеть при совершении одного оборота. Данный критерий называется шагом, скольжение при этом не учитывается.
2. Диаметр – это крайние точки окружности, которая создается при вращении лопастей.
3. Соотношение общей площади всех лопастей и площади диаметра, данный критерий обычно называют дисковым отношением.
4. Число лопастей, которое может составлять 2, 3, 4 или 5 штук в зависимости от особенностей конструкции выбранной модели. На сегодняшний день наиболее распространены трехлопастные варианты.
5. Материал, который использовался для изготовления. Чаще всего встречаются модели из различных алюминиевых сплавов, углеродистой стали, латуни, нержавеющей стали или пластика. Меньшей популярностью пользуются бронзовые устройства, поскольку они отличаются слишком высокой стоимостью при отсутствии видимых преимуществ перед аналогами из латуни. Пластиковые модели изготавливаются из современного и прочного материала, но металлические варианты все равно остаются более надежными и отличаются длительным эксплуатационным сроком.
6. Особенности конструкции ступицы, от которых также зависит способ выведения выхлопов.