Определение, материалы и классы характеристик высокопрочных болтов

Высокопрочные болтыизготовлены из высокопрочной легированной стали и способны выдерживать большие усилия предварительной затяжки. Они широко используются для ответственных соединений железнодорожных путей, мостов, стальных конструкций, оборудования высокого и сверхвысокого давления. Характер разрушения высокопрочных болтов в основном хрупкий. В сосудах под давлением и оборудовании высокого давления обычно применяется большой предварительный натяг, указанный в стандарте, для обеспечения общих характеристик уплотнения.

Соединение высокопрочных болтов основано на трении между контактными поверхностями соединяемых компонентов, что предотвращает относительное скольжение. Чтобы обеспечить достаточную силу трения, препятствующую скольжению, необходимо увеличить предварительное натяжение болтов, усилить зажимную силу компонентов и соответствующим образом повысить коэффициент трения контактных поверхностей. Усилие зажима между компонентами полностью обеспечивается за счет предварительного натяжения болтов. Поэтому для изготовления болтов необходимо использовать высокопрочную сталь, которая определяет основные характеристики высокопрочных болтовых соединений.

Коэффициент трения существенно влияет на несущую способность высокопрочных болтовых соединений. В основном это определяется состоянием контактной поверхности и материалом подложки соединяемых деталей. В строительстве контактные поверхности обычно обрабатываются пескоструйной обработкой и щеткой из стальной проволоки для удаления оксидных отложений, масляных пятен и примесей, чтобы повысить коэффициент трения и обеспечить стабильность соединения.

1. Общие материалы и эксплуатационные характеристики высокопрочных болтов.

Предел прочности, твердость и комплексные механические свойства высокопрочных болтов зависят от материалов основы и процессов термообработки закалки и отпуска. Обычная закаленная сталь 40Cr вряд ли соответствует требованиям к характеристикам материала дляВысокопрочные болты класса 10,9.в стабильных условиях. При плановых проверках прочность на разрыв можно предварительно оценить по твердости поверхности после термообработки. Болты, изготовленные из разных материалов, очевидно, различаются по характеристикам замедленного разрушения и усталостным характеристикам в условиях высоких напряжений.

Высокопрочные болты 40Cr чаще всего применяются в решетчатых конструкциях болтовых шаровых соединений с относительно контролируемой расчетной несущей способностью. Расчетная прочность составляет примерно 390 МПа для болтов диаметром больше или равным 30 мм и 430 МПа для болтов диаметром менее 30 мм с низким напряжением предварительного натяжения при нормальных условиях работы. Требуется строгая проверка стойкости к замедленному разрушению при использовании в тяжелых условиях работы с высокой предварительной нагрузкой и высоким напряжением. В целом материал 20MnTiB обладает лучшей стойкостью к отсроченному разрушению, чем 40Cr и 40B.

В соответствии со стандартом GB/T 1231 рекомендуемыми материалами для высокопрочных болтов с большим шестигранником класса 10.9S являются 20MnTiB для спецификаций меньше или равных M24 и 35VB для спецификаций меньше или равных M30. Высокопрочные болты большого диаметра трудно достичь полного проплавления при закалке, что приводит к неквалифицированной прочности сердечника. Поэтому в инженерных приложениях следует избегать использования высокопрочных болтов слишком большого размера. При необходимости расчетное рабочее напряжение должно быть уменьшено для обеспечения запаса прочности.

Анкерные болты и болты специальной формы (включая стандартные анкерные болты GB799 и болты L-типа) охватывают диапазон спецификаций M6–M120 с неограниченной длиной. Общие материалы включают сталь Q235, 45#, Q345B, 40Cr и 35CrMoA. Структурные типы состоят из прямого крюка, дугового крюка, анкерного когтя и жесткой анкерной пластины. Среди них 40Cr и 35CrMoA — специальные высокопрочные материалы для прочного крепления фундаментов оборудования и стальных конструкций.

2. Соответствие материалов и стандарты применения высокопрочных болтов срезного типа.

Для высокопрочных срезных болтов класса 10,9 для стальных конструкций (соединение фрикционного типа со стандартным коэффициентом трения 0,45) соответствующие материалы указываются следующим образом: материал болта: 20MnTiB; материал гайки: 15МнВБ. Этот крепежный узел соответствует национальному стандарту.GB/T 3632-2008 Высокопрочные болты, гайки и шайбы срезного типа для стальных конструкций, которые должны соблюдаться при закупках, инспекциях и строительстве.

3. Классификация и критерии классов прочности болтов.

Механические свойства углеродистой стали иболты, винты и шпильки из легированной сталиподразделяются на десять стандартных классов: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 и 12,9. Применимый диаметр резьбы варьируется от 1,6 мм до 39 мм при нормальной рабочей температуре от -50 до 300 градусов. Рабочая температура крепежных изделий из автоматной стали не должна превышать 250 градусов.

Единая отраслевая классификация:Болты класса 8,8 и выше изготавливаются из среднеуглеродистой или низколегированной стали путем закалки и отпуска и термообработки, определяемой как высокопрочные болты; болты класса ниже 8,8 определяются как обычные болты..

Каждый класс прочности болта состоит из двух цифр, обозначающих номинальный класс прочности на разрыв и коэффициент текучести соответственно. Это международный универсальный стандарт. Болты одного и того же класса обеспечивают эквивалентные механические свойства независимо от материала и происхождения, поэтому при выборе конструкции принимается только класс производительности.

Пример 1: Обычный болт класса 4,6.

1. Номинальная прочность на разрыв: 400 МПа;

2. Коэффициент доходности: 0,6;

3. Номинальный предел текучести: 400 МПа × 0.6=240 МПа.

Пример 2: Высокопрочный болт класса 10,9 (после термообработки)

1. Номинальная прочность на разрыв: 1000 МПа;

2. Коэффициент доходности: 0,9;

3. Номинальный предел текучести: 1000 МПа × 0.9=900 МПа.