Шляпки болтов: разновидности и применение в строительстве

В статье "Болты: строение, виды и их применения в строительстве" вы узнаете о строении болтов, видов шляпок болтов и их применении в различных конструкциях. Мы расскажем о том, как выбрать подходящий болт для работы, какие параметры учитывать, и дадим несколько советов по монтажу. Особое внимание уделим описанию разных видов шляпок болтов и их преимуществам при использовании в строительстве.

Составные части болта

Болты являются крепёжными деталями, которые состоят из двух частей: ножки с резьбой и шляпки, соединяющейся с ножкой через отверстие. Как правило, такие крепежные детали изготавливаются из высококачественной углеродистой стали. В зависимости от технологий изготовления болты бывают оцинкованные и не оцинкованные.

Преимущества оцинкованных крепежных деталей состоит в том, что они более невосприимчивы к коррозии и не теряют металлический блеск на протяжении всего срока эксплуатации. Преимущественно такие болты применяются в видимых местах соединения деталей, например: во время сборки мебели, различной техники, внешней обшивки, а также в интерьерной мебели.

Кроме того болты также могут изготавливаться из жаропрочной, нержавеющей стали, а вот из меди или латуни болты практически не изготавливаются. Изготавливаются болты в соответствии с рекомендациями ГОСТа и DINа.

Разновидности болтов по материалу, прочности и классу точности

Шестигранные болты классифицируются по классу точности. Выделяют 3 класса:

Под классом точности определяют шероховатость резьбового соединения. Также сюда входит диаметр циллиндрического стержня и поверхность головки для опоры. Наиболее высокий используется в приборостроении – там, где необходимо совершить ответственную сборку. Диаметр стержня и отверстия может не совпадать на 0,3 мм, но не более.

Второй распространен больше. Такие изделия применяют для сборки конструкций, отверстия которых больше диаметра стержня. Разница не должна превышать 1,5мм. Последний допускает сильное не соответствие – до 3мм. Чаще такие изделия применяют для соединений, которые не требуют высокой прочности.

Назначение таких крепежных деталей объясняет и материал, из которого они изготовлены. Материал определяет прочность детали. Могут использоваться следующие виды металла:

обычная сталь;
углеродистая сталь высокого качества, предназначенная для конструкций;
нержавейка, стойкая к коррозии;
жаропрочная сталь, стойкая к коррозии;
легированная углеродистая сталь конструкционного типа;
низколегированная сталь конструкционная для сварных конструкций;
релаксационная сталь жаропрочная;
титан технического типа;
титановый сплав деформированный;
медь;
латунь.

По форме шляпки

В зависимости от формы головки и предназначения различают следующие метизы. Наиболее часто изготавливаются болты, имеющие шестигранную или же круглую шляпку, но встречаются также с овальной и квадратной. Помимо этого шляпки также различаются и по размерам головки. Так по стандартам DINа существуют, такие крепежные детали, имеющие стандартные, уменьшенные и увеличенные профиля.

Сама форма головки так же может быть трёх видов: плоской, выпуклой и скрытой. Последняя форма головки является скрытой, которые используются в сборке мебели. Иногда во время ремонта многие используют болты со скрытой шляпкой, чтобы они не портили эстетичный вид комнаты.

• на первом и втором шляпка в форме шестигранника;

• на третьем и четвертом представлена форма головки с лысками под ключ;

• на пятом шляпка болта имеет внутренний шестигранник;

• на шестом рисунке изображена шляпка с треугольными шлицами;

• на седьмом показано скрытое расположение болта с внутренними шестигранниками.

Вариант исполнения

Одной из основных конструктивных особенностей можно назвать вариант исполнения, который зависит от стандарта, по которому изготовлен метиз. Общепринятыми нормативами являются ГОСТ и DIN.

Например, в шестигранных болтах отличительной особенностью может стать стопорение резьбового соединения. Оно достигается за счет отверстия, в которое продевается шплинт или проволока. Если потребовалось уменьшить вес крепежного элемента без потери прочности соединения, то в головке болта можно сделать углубление.

По типу ножки болта

Как правило, ножки болта изготавливаются со стандартным диаметром всего стержня. Но встречаются в продаже и болты со ступенчатой ножкой, где нарезная часть уже гладкой. Такая форма болта помогает уравновесить нагрузку, потому такой вид деталей крепежа используют в соединении очень тяжелых частях. Таким образом, различают следующие виды болта:

• со стандартным стержням

• болт с подголовком стержня

• с уплотненной ножкой для установки в отверстие без зазоров

• с ножкой меньшего диаметра гладкой части

Размеры

Современные производители выпускают мебельные метизы в разнообразном размерном диапазоне. Параметры болта указывают с помощью шифра, например, М8х30, М4 6х40 или М5 6х50 А4, где:

М5 – это метрическая резьба и ее шаг на стержне метиза, встречаются маркировки М4, М6, М8, М10, М12;
цифра 6 – диаметр шпильки болта без учета резьбы, в мм;
цифра 50 – это длина метиза, в мм;
А4 – марка нержавеющей стали.

Минимальный размер длины мебельного метиза составляет 40 мм, а максимальный может достигать 120 и даже 150 мм (в изделиях с квадратным подголовником). Диаметр мебельного болта колеблется в диапазоне от 5 до 7 мм.

Специфика мебельных болтов – для стула, дивана и стола

Что касается мест с большой проходимостью, тут все понятно, но, оказывается, без такого крепежа в быту просто не обойтись. Его в полной мере, как крепежное изделие, используют в производстве мебели. Практически любое кресло или диван не могут обойтись без такого универсального крепления. За счет того, что на кресле используют мягкий материал, шляпка такого болта попросту прячется в обивке, и ее совсем не видно.

Посмотрите: ведь боковые деревянные спинки дивана крепко держатся на основании только за счет того, что их закрепили, используя мебельные болты с полукруглой головкой. При этом шляпки плотно прилегают к деревянной лакированной поверхности и в бытовых условиях не способны доставить вам неудобства, не говоря уже о том, что вы не можете о них пораниться. Причем это крепление органично вписывается в дизайн такого дивана, не нарушая его внешнего вида.

Давайте вспомним советские лакированные раздвижные столы. По своей конструкции такой стол был разборным, чтобы он не мешал посередине комнаты, у него просто снимались ножки, и его можно было убрать, освободив при этом помещение. Так вот, для крепления ножек стола как раз использовали такие болты, для быстрого монтажа в качестве гаек использовали “барашек”. В то время такое крепление было самым быстрым: накрутил гайку руками, зажал посильнее, и стол готов, не нужно было искать рожковый гаечный ключ, чтобы крепко зажать крепление.

Материалы

Болты и болтовые комплекты изготавливают из углеродистой конструкционной легированной стали. Для повышения прочности и улучшения эксплуатационных характеристик наносят покрытие:

цинковое;
хромовое;
титановое;
многослойное.

Также производят метизы из сплавов: латунных, медных, алюминиевых. Некоторые специальные болты или элементы болтов изготавливают из конструкционных пластмасс, композитных материалов.

На высокопрочные болты, а также используемые вместе с ними гайки и шайбы для увеличения прочности и защиты от коррозии наносят горячее цинковое покрытием. Кроме него могут применяться ламельные или термодиффузионные покрытия. Также возможно нанесение других защитных составов на заказ с учетом специфики использования метизов.

Области применения

Болты используют для фиксации в разъемных конструкциях. При потребности крепеж болтового типа можно разобрать. Соединение с болтом получается статическим и жестким. Главная сфера использования болтов — возведение несущих конструкций: рамы для автомобилей, станины станков, каркасы зданий.

Винты создают подвижное соединение, что отражается на области их использования. Они применяют в часовых механизмах, токарных станках. Саморезы используют в качестве крепежа для удержания предметов небольшого веса (полки, картины, светильники).

Подведем итоги. Чем отличается болт от винта по определению и сфере использования:

В болтовом соединении нагрузка распределяется перпендикулярно направлению отверстия, в винтовом — параллельно ему.
Резьба в винтах нарезается по всей длине шпильки, у болта есть утолщение между шляпкой и резьбой на шпильке.
Болт используют с гайкой, винт — без нее.
Болтовой крепеж часто имеет значительные размеры, в отличие от винтового.
Болты применяют в соединениях, где требуется выдерживать высокие нагрузки.
На головке винта обязательно есть шлиц под отвертку, на головке болта такого шлица нет.

Источники

https://pkmetiz.ru/articles/bolt-i-vint-v-chem-raznica/
https://SoproMats.ru/detali/bolt/
https://StrojDvor.ru/strojmaterialy/bolt-m16/
https://pkmetiz.ru/articles/izgotovlenie-boltov-tehnologii-marki-stali-process/
https://www.vseinstrumenti.ru/krepezh/metricheskij/bolty/articles/klassy-prochnosti/
https://NiceSpb.ru/zapchasti/iz-chego-sostoit-bolt.html
https://met-all.org/metalloprokat/metizy/boltovoe-soedinenie-klassy-prochnosti-boltov-markirovka-gost.html

Стандартны производства

В странах СНГ актуален стандарт ГОСТ. Бывают также DIN и ISO. В этих нормативах указаны стандартны, которых должны придерживаться производители крепежных деталей.

При выпуске и реализации болта на самих изделиях должна быть маркировка с важными обозначениями. ГОСТом классифицируют метизы по: форме, назначению, типоразмеру, прочности.

Существует 11 классов прочности. Высокопрочные болты используют непосредственно для конструкций с большими нагрузками. Их производят методом холодной или горячей высадки. Производство базируется на специальном мощном оборудовании.

Технологическое изготовление болта

Существуют два принципиально разных метода изготовления этого вида крепежа:

Точение — процесс изготовления болтов штучно или небольшими партиями из стального прутка на токарно-винторезном станке.
Холодная или горячая штамповка в заводских условиях с последующей накаткой резьбы.

Процесс изготовления болтов независимо от метода состоит из следующих этапов:

Подготовка металлического прутка (катанки).
Нарезание заготовок нужной длины.
Выполнение фаски на конце шпильки.
Формовка головки болта.
Нарезание резьбы.

На всех стадиях производства выполняется контроль качества. При изготовлении метизов по индивидуальному чертежу первая изготовленная деталь проверяется максимально тщательному контролю. При обнаружении отклонений от технического задания следует пересмотреть технологический процесс изготовления болта и найти причину несоответствия.

Изготовление на токарно-винторезном станке

Этапы и методы обработки заготовки зависят от типа исходного материала (шестигранный или цилиндрический пруток, характеристики металла), а также от степени точности заготовки. Горячекатанные заготовки обладают меньшей точностью, что исключает возможность точного центрирования будущей детали на токарно-револьверном станке или на станке с ЧПУ.

Техпроцесс изготовления детали болт на токарном станке из холоднотянутого шестигранного прутка делится на несколько этапов:

От стального прутка с помощью ножовки по металлу отрезают заготовку нужной длины.
Заготовку фиксируют в шестигранной цанге, чтобы головка детали не смесилась относительно центральной оси будущего болта.
Подрезка торца прутка в размер, центрирование на токарно-винторезном станке.
Обтачивание заготовки до получения заданных размеров, снятие фаски с помощью резцов.
Нарезание резьбы с помощью плашки или резьбового резца.
Обтачивание головки болта, снятие фаски.
Обработка головки фрезой.

Если имеются особые требования к шестиграннику головки детали, техпроцесс изготовления болта на токарном станке усложняется. Чтобы исключить смещение оси головки относительно оси цилиндра, заготовку подвергают дополнительной обработке.

Изготовление болтов холодной штамповкой

Первый этап техпроцесса — подготовка металла к процессу штамповки:

Поверхность заготовки должна быть ровной и блестящей. Зачистку поверхности в условиях производства выполняют механически либо с помощью прокаливания.
Выполняется очистка от окалины и жировых загрязнений.
Смазывания поверхности заготовки (предварительно поверхность металла покрывают подсмазочным слоем, перед волочением это обязательно).

Окалину с поверхности металлических заготовок обычно удаляют путем травления. Для этого пруток погружают в раствор серной или соляной кислоты определенной концентрации на время от 5 минут до получаса. Чтобы устранить травильный шлам, заготовки промывают в горячей воде. Если травление проводилось с помощью раствора серной кислоты, остатки смывают и нейтрализуют известкованием прутка.

Изготовление болтов из металлического прутка происходит без нагрева металла. Деформация заготовки при холодной штамповке сопровождается наклепом — увеличением механической прочности металла. Готовая деталь получается путем заполнения стандартного штампа заданной конфигурации материалом заготовки. Далее происходит высадка детали — извлечение готового металлического метиза из штампа.

Преимущества метода холодной штамповки при производстве болтов:

Высокий уровень производительности техпроцесса.
Максимальная чистота поверхностей деталей и точность типоразмеров.
Изготовление болтов с диаметром стержня до 52 мм.

При выборе метода холодной штамповки следует учитывать соотношение размеров головки и диаметра стержня детали, а также соотношение диаметра головки к ее высоте и показатели относительной и истинной деформации. Если соотношения для перечисленных величин выше критических значений, следует рассмотреть возможность изготовления детали горячей штамповкой.

Изготовление болтов горячей штамповкой

Суть горячей штамповки заключается в осадке металла и к перераспределению его от середины к краям штампа. Если штамповка происходит в открытых штампах, образуется заусенец из металла (облой). Штамповка в закрытых штампах называется безоблойной. Техпроцесс изготовления детали болт с помощью горячей штамповки начинается с очистки и нарезания заготовок. Затем заготовки проходят полный цикл операций по превращению в прочный и надежный крепеж:

Разогрев до 1000 градусов с помощью индуктора.
Формирование головки детали с помощью ударного пресса.
Снятие фаски на фрезерном станке.
Нарезание резьбы на автоматическом станке.

Чтобы обеспечить высокую коррозийную стойкость крепежа, болты подвергают оцинковке. Этапы нанесения покрытия:

Промывка деталей в горячей воде.
Химическая очистка поверхности от окислов металла путем травления в соляной кислоте.
Нейтрализация оставшейся кислоты с помощью повторной промывки водой.
Погружение деталей в цинковый раствор, разогретый до температуры 450 градусов.

При химической гальванизации слой цинка на деталь осаждают в растворе электролита. Готовые болты полируют и устраняют механические дефекты.

Горячая штамповка обеспечивает высокие прочностные характеристики готовых метизов. В первую очередь это касается штамповки в закрытых штампах. Повышенная прочность объясняется тем, что волокна, ориентированные по форме контура штампа, не обрезаются вместе с заусенцем (безоблойная штамповка).

Из чего изготавливают болты?

Алюминиевый вид болтов: легкий, устойчивый к окислению, коррозии, термостойкий, отличается простотой изготовления.
Латунные: прочные, устойчивые к коррозии, с низкой магнитной проницаемостью.
Медные: выдерживают высокие нагрузки, обладают отличной износостойкостью, подходят для использования вблизи магнитов.
Пластиковые: бюджетные варианты для небольших нагрузок.
Стальные: изготовлены из прочного, газированного железа. Сталь без покрытия подвержена коррозии.
Из закаленной стали: прочнее других, но более хрупкие.
Из нержавеющей стали: считаются химически стойкими и устойчивыми к коррозии с презентабельной отделкой.
Из суперсплавов: бывает с хорошей механической прочностью, стабильностью поверхности, коррозионной стойкостью, устойчивы к высоким температурам.
Титановые: прочные, легкие и устойчивые к коррозии. При сплавлении с другими металлами увеличивается прочность и долговечность.

Немецкий стандарт DIN 603

Действие распространено на линейку М6 — М20. Для выпуска должны использовать исключительно нержавейку (М10 — М20). А4 и А2 могут покрываться оцинкованной (согласно с гальванической технологией). Возможным является применение латунных и других композиций в производстве. Для болтов типов М6 и М8 могут задействоваться твердые виды пластика. Обращено внимание на ряд показателей, в частности:

шаг резьбы;
диаметр головок;
высота головок;
полная длина резьбы;
габариты сторон квадратных подголовков.

Длина стальных болтов согласно с требованиями от 16 до 200 мм, вес 1000 единиц — 4−597 кг. Международного соотвествия стандарту ФРГ ІSO 8677 и отечественного Государственного стандарта 7802−81.

Советы по установке

При покупке корпусной мебели в ее комплектацию входит и набор метизов для сборки. Если вы занимаетесь сборкой мебели самостоятельно, вам потребуется запастись определенным типом инструментов:

шестигранник и крестовая отвертка;
шуруповерт;
электродрель и сверло;
гаечный ключ.

Для сборки мягкой или корпусной мебели предварительно надо сделать разметку будущих отверстий – к этому этапу работы нужно подойти ответственно, так как этот момент является залогом успешной и точной сборки. После выполнения разметки нужно сделать отверстия по разметкам при помощи сверла и дрели. Иногда такие отверстия бывают уже сделаны на мебельном производстве.

Следуя инструкции, надо крепить все элементы мебельного изделия, используя для этого метизы, прилагаемые в комплекте. Чтобы крепеж был надежным, закрутить метизы нужно до упора, но чрезмерные усилия здесь излишни – можно сорвать резьбу у болта. Закручивать мебельные болты и стяжки надо с применением шестигранника или отвертки.

О мебельных соединениях рассказано в следующем видео.

Надежность соединения болтами

Крепеж должен обеспечивать прочность и надежность фиксации. Однако при использовании любого вида метизов существуют некоторые проблемы или особенности, которые необходимо учитывать при работе. Проблемы болтовых соединений такие же, как и у прочих резьбовых, а именно:

Необходимо найти верное соотношение между прочностью метиза и силой, необходимой для его затягивания. Затяжка должна быть такой, чтобы соединение получилось плотным и надежным. При этом не должны пострадать как стержень болта, так и резьба на нём, на гайке или в резьбовом отверстии для ввертного болта.
При затягивании болта и при дальнейшей эксплуатации изделия важно не допускать изгиба крепежа. Для этого необходимо центрировать нагрузку при монтаже и использовании объекта. Иначе болт или резьба на нём деформируются, что приведёт к ослаблению соединения.
Если используются высокопрочные метизы, важно, чтобы характеристики прочности болта и гайки или резьбового отверстия под ввертной болт соответствовали друг другу.

Всего существует 12 классов прочности для резьбовых изделий – болтов, шпилек, винтов. Для них выпускают шайбы с разнообразными параметрами: они имеют различный диаметр, толщину, прочность. Такое разнообразие приводит к тому, что количество комбинаций с использованием болтов получается очень большим. Значительная часть болтовых соединений комплектуется или устанавливается неправильно, с нарушениями, из-за этого испытывает повышенную нагрузку и не может обеспечивать ожидаемую прочность и надежность в течение всего срока использования.

Чтобы этого не произошло, необходимо осевое выравнивание. Для этого на внутренней стороне головки болта делают центрирующие пояса. Этой же цели служат концентричные втулки, сферические и пружинные шайбы, гайки с кольцевыми выборками. Ещё один способ правильно произвести болтовое соединение – оставить зазор при посадке. Для недопущения деформации при установке болта необходимо контролировать силу затягивания. Это помогают сделать сигнальные шайбы. Также используют динамометрические ключи.

Способов правильно произвести болтовое соединение много, но не все они решают проблему полностью.

В европейских странах действуют стандарты EN 14399-1 – EN 14399-6. Они регламентируют высокопрочные соединения, причем в них расписано буквально всё: форма применяемых шайб, коэффициенты закручивания, а также то, как сделать соединение податливым, производя пластическую деформацию стержня болта или резьбы на болте и гайке.

Согласно этим стандартам, силу затягивания регулируют углом, на который поворачивается гайка, а также величиной крутящего момента или величиной удлинения болта. Для защиты от деформации важно именно предварительное натяжение при установке.

На основе этих европейских стандартов были разработаны соответствующие им отечественные ГОСТ 32484.1-2013 — ГОСТ 32484.6-2013. И те, и другие содержат описания болтокомплектов, то есть комплектов из болта, гайки, шайбы. Формализация таких крепежных комплектов помогает не допускать смешивания метизов, которые не соответствуют друг другу и не обеспечивают надежное соединение.

Какие бывают виды болтов?

Существует множество различных видов болтов, каждый из которых предназначен для определенных конструкций, приложений или условий эксплуатации. Некоторые из наиболее распространенных видов болтов включают в себя:

Шестигранные болты - самые распространенные виды болтов, обладают шестигранной головкой и резьбой на стержне. Их можно использовать для большинства типов соединений, в том числе соединений с гайками и шайбами.
Болты с потайной головкой - болты с плоской головкой, которая погружена в материал, так что поверхность головки оказывается практически на одном уровне с поверхностью материала. Они обычно используются для создания плоских поверхностей, например при монтаже стеклянных конструкций.
Болты с глухой головкой - болты с закрытой головкой, которая имеет форму полусферы. Они часто используются в ситуациях, когда головка болта не должна выступать над поверхностью материала.
Болты-шпильки - это болты, которые имеют резьбовую поверхность на всей длине стержня. Они обычно используются для соединения двух или более элементов, которые требуют дополнительной устойчивости и силы.
Каретные болты - болты с круглой головкой и квадратным подголовником. Они обычно используются для соединения элементов, которые должны иметь возможность вращаться относительно друг друга.
Фланцевые болты - это болты, которые используются для соединения фланцевых соединений, например, для соединения трубопроводов.
Анкерные болты - это болты, которые используются для крепления элементов к бетонной или каменной поверхности. Они имеют специальную конструкцию, которая позволяет им надежно закрепляться в твердых материалах.