Маркировка и прочность болтов.
На головке болта нанесена следующая маркировка:
1 - клеймо завода изготовителя (BD, OC, L, Ч, WT, и др.);
2 - класс прочности;
3 - если резьба левая, это маркируется стрелкой (против часовой
стрелки), правая резьба не маркируется.
Для изделий из углеродистой стали класс прочности - 2 цифры через
точку. Пример: 3.6, 4.6, 8.8, 10.9, и др.
Первая цифра обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на
разрыв, измеренную в МПа. В случае 10.9 первая 10 обозначает 10 х 100 = 1000
МПа.
Вторая цифра - это отношение предела текучести к пределу прочности,
умноженному на 10. В нашем примере 9 = Предел текучести / 10 х 10. Отсюда
Предел текучести = 9 х 10 х 10 = 900 МПа.
Предел текучести это максимальная рабочая нагрузка болта!
Для изделий из нержавеющей стали наносится маркировка стали - А2 или А4
- и Предел прочности - 50, 60, 70, 80, например: А2-50, А4-80.
Число в этом обозначении - 1/10 соответствия Пределу прочности
углеродистой стали.
Пример: Предел прочности А2-50: - 50 х 10 = 500 Мпа. Следовалельно,
класс прочности этих болтов соответствует классу прочности болтов из
углеродистой стали 500 Мпа (5.6).
Перевод единиц измерения: 1 Па = 1Н/м2; 1 МПа = 1 Н/мм2 = 10 кгс/см2.
Рассмотрим подробнее маркировку болта из углеродистой стали с классом
прочности 8.8 и переведем мегапаскали в более привычные для нас единицы -
кгс/см2.
Первая цифра 8 показывает предел прочности материала на разрыв, 800 Мпа
= 8000 кгс/см2. Из пары цифр можно узнать предел текучести материала 8 х 8 х 10
= 640 МПа = 6400 кгс/см2.
При расчетах болтового соединения по заданной нагрузке используют
коэффициент 0,5-0,6 от предела текучести.
Пример: Болт М14 с классом прочности 8.8 имеет диаметр тела около 12 мм
и площадь сечения около 1 см2. Тогда предел прочности на разрыв составит 8
тонн, предел текучести 6,4 тонны, а расчетная нагрузка - 6,4 х 0,5 = 3,2 тонны.
Класс точности болтов
Болтовые соединения широко применяют при монтаже конструкций. Это
объясняется простотой выполнения соединения и отсутствием сложного оборудования.
В соединениях стальных конструкций применяют обычные болты (ГОСТ 22356
- 70*), высокопрочные болты (ГОСТ 22356 - 77) и болты анкерные (фундаментные)
(ГОСТ 24379.1 - 80). Болты обычные и высокопрочные используют для соединения
элементов стальных конструкций друг с другом, а болты анкерные - для
присоединения конструкций к фундаменту.
Обычные болты изготовляют грубой. нормальной и повышенной точности или
классов точности С. В и А соответственно. Для нерасчетных монтажных соединений
следует применять болты класса точности С. а для соединений, воспринимающих
расчетные усилия, - болты класса точности В и А.
Болты класса точности С ставят в отверстия, диаметр которых на 2...3 мм
больше диаметра стержня болта. При этом достигается легкость постановки болтов
в отверстия с небольшой "чернотой", т.е. с некоторым несовпадением
стенок отверстий смежных соединяемых элементов конструкции. При приложении к
такому соединению внешнего усилия имеют место значительные перемещения,
обусловленные разностью в диаметрах болта и отверстия, а также
неодновременностью вступления в работу всех болтов соединения. По этой причине
болты класса точности С ставятся конструктивно без расчетов.
Болты класса точности В устанавливают в отверстия, диаметр которых на
1-1,5 мм больше диаметра стержня болта. Поэтому такие соединения менее
деформативны по сравнению с соединениями на болтах класса точности С и требуют
более высокой точности при образовании отверстий в соединяемых элементах
конструкций.
Болты класса точности А устанавливают в отверстия, которые просверлены
на проектный диаметр в собранных элементах и их диаметр больше диаметра стержня
болта на 0,25 - 0,30 мм, а сами болты имеют только минусовой допуск на диаметр
стержня. Такие болты изготовляют точением и поэтому имеют высокую стоимость.
При приложении нагрузки к такому соединению все болты практически одновременно
вступают в работу и поэтому соединение малодеформативно, однако требует высокой
точности исполнения отверстий в соединяемых деталях.
Класс прочности указывают на головке болта выпуклыми цифрами. В
зависимости от условий эксплуатации требования к классу прочности болтов
дифференцированы.
Защитные покрытия
крепежа
Цинкование
Цинкование применяется для защиты черных металлов от коррозии. Осадок
цинка с течением времени заметно темнеет, т. к. он покрывается с поверхности
налетом основных углекислых солей. Этим объясняется невозможность использования
цинка как декоративного покрытия. Цинк имеет более отрицательный потенциал, чем
железо, поэтому цинковое покрытие, обеспечивает электрохимическую защиту черных
металлов от коррозии. В настоящее время наиболее распространенными способами нанесения
цинка являются:
1) горячий способ покрытия;
2) электролитический способ.
Горячий способ цинкования заключается в погружении предварительно
подготовленных изделий в расплавленный цинк при температуре 450-480°С.
Образование покрытия основано на хорошем смачивании железа и его сплавов
цинком. Толщина покрытия на отдельных участках из-за наплывов колеблется в
значительных пределах (50 -150 мкм) и точная регулировка толщины этого покрытия
невозможна. Горячий способ не может быть применен для покрытия изделий с
точными допусками и в тех случаях, когда высокая температура может изменить
свойства изделия. Этот метод широко применяется для цинкования изделий, имеющих
внутренние закатанные швы (ведра, тазы, баки и пр.), а также для цинкования
труб, листов, проволоки, кузовов автомобилей.
Электролитический метод является более совершенным для осаждения цинка.
Экономия металла при гальваническом способе по сравнению с горячим способом
доходит до 50%, высокая степень чистоты осажденного цинка обеспечивает повышенную
химическую стойкость. В зависимости от условий эксплуатации толщина покрытия
может быть от 5 до 35 мкм. Наиболее широкое применение при цинковании получили
кислые, сернокислые и щелочные цианистые ванны. Сернокислые электролиты
применяются для покрытия изделий простой формы: листов, ленточной проволоки и
пр.
В качестве анода применяются пластины из чистого металлического цинка
(99,85 -99,9% цинка). С применением органических добавок осадки цинка
становятся более мелкозернистыми и приобретают полублестящий серебристый
оттенок. Цианистые электролиты применяют для покрытия изделий, имеющих сложную
форму. При этом образуется мелкокристаллический осадок цинка, который обладает
более высокими прочностными и защитными свойствами. Цинковое покрытие хорошо защищает
стальную основу от коррозии, но само довольно быстро коррозирует в атмосфере,
образуя рыхлый налет основных углекислых солей цинка.
В ряде случаев наблюдается не только электрохимическая коррозия цинка,
но также и химическая коррозия в результате взаимодействия последнего с парами
различных летучих органических веществ. Образующиеся на цинковом покрытии
продукты коррозии легко осыпаются и могут вызвать нарушение работы приборов и
механизмов. Для повышения антикоррозийной устойчивости цинковых покрытий
применяют процесс пассивирования в растворах хромовой кислоты или ее солей.
Образующаяся хроматная пленка представляет собой ряд соединений хрома и цинка.
Защитные свойства хроматной пленки практически не изменяются даже при наличии
на ней механических повреждений (царапин, рисок и пр.) После хроматного
пассивирования покрытие приобретает зеленовато-желтую окраску с радужным
оттенком. В некоторых случаях, например, при следующем нанесении лакокрасочных
покрытий, применяют фосфатирование, которое хорошо обеспечивает сцепление
лакокрасочного покрытия с цинковым подслоем.
Фосфатирование
К неметаллическим неорганическим покрытиям, состоящим из неорганических
соединений металлов, относятся фосфатные, оксидные, хроматные и другие
покрытия. Фосфатные пленки, создаваемые на поверхности металлических изделий,
обладают целым рядом ценных свойств, в числе которых:
- повышенная коррозионная стойкость;
- адгезионная способность;
- маслоемкость;
- электроизоляционные качества;
- антифрикционные свойства.
Цвет фосфатного покрытия - от светлосерого до черного.
Химическому фосфатированию могут подвергаться углеродистые,
низколегированные и среднелегированные стали, чугун, алюминиевые и магниевые
сплавы, цинковые, кадмиевые покрытия и др. Сущность химического фосфатирования
состоит в обработке металлов и сплавов в подкисленных растворах однозамещенных
фосфатов или монофосфатов железа, марганца, цинка и др. Процесс химического
фосфатирования обусловлен гидролизом однозамещенных фосфатов металлов, в
результате чего устанавливается равновесие между одно-, двух-, трехзамещенными
фосфатами металлов и фосфорной кислотой. Образующаяся при этом свободная
фосфорная кислота в процессе фосфатирования взаимодействует с основным
металлом, в результате чего образуются труднорастворимые двух-, трехзамещенные
фосфаты, являющиеся основной составляющей частью фосфатных пленок. На состав
фосфатных пленок большое влияние оказывает вид катионов фосфатирующего
раствора. Образующийся фосфат железа не окисляется кислородом воздуха, поэтому
фосфатные пленки обладают высокими защитными свойствами. В зависимости от
подготовки поверхности металла, пленки могут иметь разные размеры
кристаллических структур. Наиболее высокими защитными свойствами обладают
мелкокристаллические пленки. Крупнокристаллические пленки имеют низкие защитные
свойства. Фосфатные пленки повышают адгезию лакокрасочных, клеевых и других
подобных покрытий, это свойство является основной причиной для фосфатирования
крепежных деталей. Высокая прочность сцепления лакокрасочного покрытия с
фосфатной пленкой и повышение ее защитных свойств связаны с о структурой
фосфатных покрытий. Связь между фосфатной пленкой и металлом является
молекулярной. Структура фосфатной пленки определяет ее пористость, маслоемкость
и антифрикционные свойства.
Дополнительная обработка повышает защитные свойства фосфатных пленок.
Такая обработка производится в растворах соединений хрома, промасливанием,
гидрофобизированием и окраской.
Промасливание фосфатированных деталей обычно производится веретенным
или авиационным маслом, нагретым до 100 - 110°С. Используется для промасливания
также раствор масел в органических растворителях или эмульсия при комнатной
температуре.
Гидрофобизирование заключается в получении на поверхности деталей
тонкой водоотталкивающей (гидрофобной) пленки. Под маслоемкостью понимают
степень поглощения фосфатной пленкой наносимого на нее масла. Фосфатная пленка
увеличивает степень поглощения масла примерно в 2 раза. Повышение защитных
свойств промасленной фосфатной пленки можно характеризовать следующим примером:
если на нефосфатированной стали в коррозионной камере (разбрызгивание 3%-го
раствора хлорида натрия) обнаруживается коррозия через 0,1 ч, то на
фосфатированной и промасленной - через 40-48 ч.
Наличие на поверхности основного металла фосфатных пленок, наполненных
маслом или парафином, резко снижает коэффициент трения. При испытании
нефосфатированной, подвергнутой шлифованию стали, при напряжении 0,047 МПа
схватывание наступает сразу, в то время как фосфатированная сталь в паре с
такой же сталью без смазывания удовлетворительно работает в течение 95 мин. При
смазывании фосфатированной стали парафином схватывание происходит не раньше,
чем через 50 ч. Фосфатные пленки обладают диэлектрическими свойствами, что
позволяет использовать фосфатирование для получения электроизоляционного
покрытия на деталях трансформаторов, генераторов и т. п. Пропитка фосфатных
пленок масляными и бакелитовыми лаками значительно повышает пробивное
напряжение. Фосфатные пленки
не смачиваются расплавленными металлами.
Для фосфатирования стальных деталей низкой и средней прочности (1400
МПа) широко используется раствор соли Мажеф. Исходными компонентами для
составления раствора является монофосфат марганца и железа, который называется
препаратом Мажеф. Толщина фосфатной пленки, образующейся в растворе соли Мажеф,
может достигать 7-50 мкм. Фосфатные пленки имеют большую прочность сцепления со
сталью, микропористую структуру, высокие электроизоляционные свойства
(пробивное напряжение достигает 1000 В). Жаростойкость и электроизоляционные
свойства фосфатных пленок сохраняются примерно до 500°С. После нагревания до
350°С фосфатная пленка теряет часть кристаллизованной воды, в результате чего
ее структура изменяется и защитные свойства снижаются в 2-3 раза. При
фосфатировании высокопрочных сталей в указанном выше растворе обнаруживается
коррозионное растрескивание в области упругих растягивающих напряжений. Для
избежания подобных явлений применяют цинк-фосфатные ванны. Для массового
фосфатирования крепежных и мелких деталей используют ванны с вращающимися
барабанами, применяемые в гальванических процессах. Загрузка барабана составляет 40-50 кг деталей.
