виды болтов

Болт — это разъемный крепежный элемент с наружной резьбой и головкой, предназначенный для стягивания деталей в пару с гайкой или в резьбовое отверстие за счет создания контролируемого предварительного натяга (преднатяга) в соединении. В инженерной практике болты классифицируют по форме головки, типу резьбы, назначению, материалу, классу прочности и покрытию, что определяет их несущую способность, стойкость к коррозии и пригодность к конкретным условиям эксплуатации.

Справочная таблица распространенных видов болтов и их характеристик 🏗️

Тип болта	Назначение / особенности	Стандарт (пример)	Материал и покрытие	Класс прочности	Диапазон резьб
Шестигранный с частичной резьбой	Общие машиностроительные соединения; гладкая часть работает как штифт-центрир	ISO 4014 / DIN 931 / ГОСТ 7798	Сталь C45, 8.8–10.9; Zn, HDG	4.6–12.9	M6–M64
Шестигранный с полной резьбой	Максимальная диапазон регулировки длины зацепления	ISO 4017 / DIN 933 / ГОСТ 7805	Сталь, нержавеющая A2/A4	4.8–10.9	M4–M48
С потайной головкой	Заподлицо с поверхностью; важна фаска в детали	ISO 10642 / DIN 7991	Сталь, A2/A4; оксид, Zn	8.8–10.9	M3–M20
С фланцем	Интегрированная шайба распределяет давление	DIN 6921	Сталь, легированные; Zn, Zn-Ni	8.8–12.9	M6–M20
Кареточный (полукруглая головка, квадрат под головкой)	Крепление древесины/листов; квадрат препятствует проворачиванию	DIN 603	Сталь; Zn, HDG	4.6–8.8	M6–M16
Кольцевой (с проушиной)	Подвес и такелаж; воспринимает нагрузки на вырыв	DIN 580	Сталь; допускается HDG	5.8–8.8	M6–M36
Скоба U-типа (U-bolt)	Хомуты труб, швеллеров; крепление к опорам	DIN 3570	Сталь; HDG, Zn	—	По диаметру трубы
Штуцерный/шарнирный (shoulder bolt)	Под подвижные посадки и направляющие	ISO 7379	Сталь закаленная; оксид	10.9–12.9	M5–M20
Высокопрочный для металлоконструкций HV	Преднатянутые фрикционные и срезные соединения	EN 14399 / ГОСТ Р 52644	Сталь легированная; фосфат, HDG	10.9/8, 12.9/10	M12–M36
Анкерный (фундаментный)	Фиксация к бетону: химический, распорный, забивной	ГОСТ 24379.1; ETA	Сталь; HDG, A4	8.8–10.9	M8–M30
Шпилька (стержень с резьбой)	Фланцевые, температурные узлы; с двумя гайками	DIN 976-1 / ASME B16.5	Сталь, 35Х, A193 B7, A4	8.8–12.9 (экв.)	M6–M64
С нейлоновой вставкой (комбинир. комплект)	Антивибрационное стопорение с гайкой Nyloc	ISO 10511 (гайка)	Сталь; Zn	—	M4–M24

Классификации и конструктивные признаки 📐

По форме головки различают шестигранные (наружный ключ), внутренний шестигранник (под ключ-«аллэн»), цилиндрические с внутренним шестигранником, полукруглые, потайные, фланцевые и специальные (кольцевые, крюки, барашковые). Выбор головки связан с доступом инструмента, требуемым эстетическим видом и допустимой высотой узла. В стесненных местах применяют внутренний шестигранник, а при необходимости распределения давления — фланцевые исполнения с насечкой.

По типу резьбы болты бывают с метрической (стандарт ISO 261/965), мелкой метрической, дюймовой UNC/UNF и трубной. Мелкая резьба повышает устойчивость к самоотвинчиванию и точность регулировки, но чувствительнее к загрязнениям. В ответственных соединениях применяют классы точности резьбы 6g/6H и контролируют соосность.

По назначению выделяют общепромышленные, высокопрочные для строительных фрикционных узлов, такелажные, анкерные, для высоких температур (энергетика), а также коррозионностойкие для химической и пищевой промышленности 🧪. По форме стержня встречаются классические цилиндрические, ступенчатые (shoulder) и скобы U- и V-образные.

Материалы, классы прочности и покрытия

Класс прочности болта (например, 8.8, 10.9, 12.9) указывает на предел прочности и текучести. Первая цифра, умноженная на 100, — это временное сопротивление разрыву в МПа; вторая, помещенная после точки и умноженная на первую, — доля от предела прочности, характеризующая текучесть. Для нержавеющих применяются обозначения A2-70, A4-80 и др., где число указывает на минимальную прочность на растяжение в десятках МПа. Класс прочности гайки должен соответствовать или превосходить класс болта, иначе есть риск среза резьбы и потери преднатяга.

Покрытия выбирают по среде: гальваническое цинкование (Zn) — для умеренной атмосферы, горячее цинкование (HDG) — для наружных условий и высокой коррозионной активности, цинк-никель — для автоиндустрии, механическое цинкование — для исключения водородной хрупкости, фосфатирование под смазку и окраску, а также современные составы (Dacromet/Geomet) без Cr(VI). Для морской среды и химии подходят A4 (316) и супердуплексы. Горячее цинкование увеличивает толщину слоя и требует применения гаек и шайб, рассчитанных на соответствующий допуск резьбы и увеличение коэффициента трения.

Как выбирать болты под задачу 🛡️

• Оцените нагрузки: растяжение, сдвиг, динамика, вибрация, температура и циклическая усталость. Для фрикционных стыков важен расчет по преднатягу и коэффициенту трения поверхностей.
• Согласуйте класс прочности и материал: высокопрочные 10.9/12.9 для компактности и массы, но учитывайте чувствительность к водородной хрупкости и необходимость корректной смазки.
• Выберите покрытие по среде эксплуатации и требуемому ресурсу: от Zn до HDG и нержавейки; для высоких температур — сплавы Cr-Mo (A193 B7) или нержавеющие жаропрочные.
• Проверьте стандарты и взаимозаменяемость: ISO/EN/ГОСТ; длина резьбы должна обеспечивать зацепление не менее 1–1,5 диаметра в гайке или детали.
• Учтите обслуживание: необходимость периодической протяжки, доступность инструмента, возможность визуального контроля меток момента.
• Предусмотрите стопорение: двухгаечные схемы, нейлоновые вставки, анаэробные фиксаторы, насеченные шайбы; избегайте пружинных шайб в ответственных узлах.

Монтаж, затяжка и контроль качества 🔧

Преднатяг — ключ к долговечности болтового соединения, он снижает переменные напряжения в стержне и предотвращает самооткручивание. Методы достижения заданного преднатяга: затяжка по моменту, момент-угол, контроль удлинения (индикаторы прямого натяга, ультразвук), гидравлические натяжители для крупных диаметров. Для стабильности результата важны калиброванный инструмент, однородная смазка и чистые опорные поверхности. Используйте один тип смазки для всей партии крепежа и учитывайте поправки на коэффициент трения, иначе фактический преднатяг может отличаться от расчетного вдвое.

Контроль качества включает входную проверку сертификатов (EN 10204), измерение твердости и микроструктуры по выборке, контроль резьбы калибрами «проходит/не проходит», визуальный осмотр, а при необходимости — магнитопорошковую/капиллярную дефектоскопию. В стальных конструкциях высокого класса применяют метод «оборотной гайки», шайбы-индикаторы (DTI) и независимую проверку крутящего момента реторком.

Особенности высокопрочных соединений для металлоконструкций

1. Фрикционные узлы полагаются на силу трения между листами; поверхности подготавливают дробеметом и хранят сухими, запрещено окрашивать зоны контакта, если система не сертифицирована.
2. Срезные узлы допускают скольжение и рассчитываются на срез болтов; в них требования к подготовке поверхностей ниже, но нужен контроль зазоров и диаметров отверстий.
3. Комплекты HV поставляются наборами «болт–гайка–шайбы» с согласованным коэффициентом трения; смешивать элементы разных производителей нельзя.
4. Порядок затяжки крест-накрест минимизирует перекосы; применяют последовательное доведение: предварительная протяжка и окончательная доводка.
5. Для оцинкованных комплектов вводятся повышенные моменты; при температуре ниже точки росы избегайте затяжки из-за конденсата на поверхностях.

Типовые ошибки и как их избежать 🧪

• Использование гаек низкого класса с высокопрочными болтами приводит к срыву резьбы — сверяйте маркировку на головке и грани гайки.
• Отсутствие смазки под головкой и гайкой в моментной затяжке вызывает недобор преднатяга; применяйте совместимые смазки или сухие лубриканты.
• Перетяжка тонких листов потайными головками вызывает продавливание — закладывайте шайбы-распределители или переходите на фланцевые головки.
• Неправильная длина: если болт слишком длинный, выступ резьбы мешает; если короткий — недостаточное зацепление. Считайте набор толщин, шайб и требуемый выступ 1–3 нитки.
• Смешение метрических и дюймовых резьб приводит к скрытым дефектам; храните крепеж раздельно и маркируйте зоны использования 🛡️.

Для деревянных конструкций предпочтительны кареточные болты и U-скобы — квадрат под головкой предотвращает вращение, а широкие шайбы защищают волокна. В машиностроении распространены шестигранные и цилиндрические болты под внутренний шестигранник — они обеспечивают высокий момент в ограниченном пространстве. В условиях агрессивных сред и санитарных требований применяют нержавеющие A2/A4 с гладкими головками, минимизируя застой загрязнений. Для высокотемпературных узлов выбирают шпильки из легированных сталей с контролируемым удлинением, что упрощает повторную протяжку.

Маркировка и прослеживаемость 📐

На головке стандартного болта наносят класс прочности и/или логотип производителя; у нержавеющих — A2/A4 и число прочности. Для комплектов HV указывают обозначение комплекта и партию; поставка сопровождается сертификатами 3.1. Отдельные отрасли (нефть и газ) требуют полной прослеживаемости: номер плавки, партия термообработки, протоколы испытаний. Это позволяет анализировать отказы и оперативно отзывать продукцию при выявлении дефектов.

Рекомендации по проектированию и эксплуатации 🏗️

• Располагайте болты в сечениях с достаточной жесткостью, чтобы избежать релаксации преднатяга при деформациях деталей.
• Вибронагруженные соединения дополняйте стопорными решениями: анаэробные фиксаторы, контргайки, шайбы с клиновой фиксацией.
• В коррозионной среде избегайте гальванической пары: не сочетайте нержавейку с углеродистой сталью без изоляции. При необходимости применяйте изолирующие шайбы и втулки.
• Прорабатывайте обслуживание: доступ для ключа, контрольные метки краской, регистрация момента затяжки в журналах.
• При модернизации узлов сверяйте реальные допуски отверстий, планируйте переходные шайбы и калибруйте инструменты перед работой.

Для фрикционных соединений не допускается смазка контактных поверхностей между листами — она снижает коэффициент трения и разрушает сам принцип работы узла. При этом смазка под головкой и гайкой болта не запрещена и часто нужна для стабильности момента; важно разделять зоны и соблюдать регламенты стандарта EN 1090/ГОСТ Р по подготовке поверхностей.

FAQ по смежным темам 📐

Чем болт отличается от винта и когда стоит выбирать винт вместо болта?

Болт проектируют для работы в паре с гайкой или заранее выполненной резьбой в деталях, где ключевой механизм — создание преднатяга через опорные поверхности головки и гайки. Винт чаще взаимодействует непосредственно с резьбой детали и может иметь самонарезающие свойства, а также требует меньшей высоты головки. В узлах с доступом с одной стороны винт предпочтительнее, так как не нужно удерживать гайку. В тонкостенных материалах винты-самонарезы обеспечивают быстрый монтаж без закладных. В нагруженных и ответственных соединениях с повторной сборкой болты удобнее из-за стандартизованной затяжки, сменных гаек и широкого выбора классов прочности. В эстетически критичных узлах потайные винты дают заподлицо, но их несущая способность на срез и продавливание зависит от качества зенковки и материала деталей.

Как подобрать покрытие и материал крепежа для агрессивной атмосферы и избежать коррозии?

Первый шаг — оценка среды по ISO 9223: категория C1–C5 и CX, наличие солевых аэрозолей, конденсата и реактивов. Для C3 подойдут гальванический цинк с пассивацией или Zn-Ni, а для C4–C5 уместны горячее цинкование, неорганические покрытия типа Geomet, либо нержавеющие A4. В морской и химической среде оптимальны A4 (316) и дуплексные стали, но следите за гальванической парой с углеродистой сталью — применяйте изоляторы. При температуре выше 200–300 °C гальванические слои теряют защиту, переходите на жаропрочные сплавы и термостойкие пасты. Учитывайте требования электрохимической совместимости с соседними материалами и возможное накопление водорода при кислотном травлении. Дополнительно проектируйте дренаж, исключайте застой влаги и обеспечивайте доступ к инспекции и обслуживанию.

Можно ли повторно использовать высокопрочные болты после разборки, и какие риски?

Повторное использование зависит от типа соединения, класса прочности и метода затяжки. В преднатянутых стальных конструкциях (HV) многие стандарты запрещают повторную эксплуатацию болтов, гаек и шайб, особенно после затяжки по методу «провернутой гайки», из-за пластических деформаций и измененного коэффициента трения. Даже если визуально повреждений нет, микроповреждения резьбы и растяжение стержня могут снизить преднатяг при новом монтаже. Для обычных болтов 8.8/10.9 в машиностроении допускается повторная сборка при условии контроля резьбы, отсутствия вытяжки, коррозии и соблюдения новой смазки. Рекомендуется измерять длину и сравнивать с эталоном: превышение указывает на пластическую деформацию. Если болт работал в температуре или коррозии, разумно заменить комплект, поскольку усталостные дефекты невидимы визуально.

Как правильно измерять длину болта и обеспечивать нормативное зацепление резьбы?

Длина стандартного болта измеряется от опорной поверхности головки до конца резьбы; у потайной головки — по полной длине, включая конус. Для корректного зацепления гайкой рекомендуется минимум одна номинальная толщина резьбы, обычно 1–1,5 диаметра болта, с выступом 1–3 нитки над гайкой. В резьбовых отверстиях контролируется глубина нарезки, чтобы резьба не упиралась в дно и не создавалась ложная затяжка. При подборе учитываются шайбы и возможные покрытия, увеличивающие толщину пакета и коэффициент трения. В сборочном чертеже фиксируйте суммарную толщину стыка, тип шайб и требуемый выступ, чтобы склад мог отпустить корректную номинальную длину. При серийной сборке полезны калиброванные шаблоны длины и контрольные метки для быстрого визуального аудита.

Как контролировать преднатяг: моментная затяжка, угол и прямые методы — что выбрать?

Затяжка по моменту — самый распространенный подход, он прост и быстр, но чувствителен к разбросу трения под головкой и в резьбе. Момент-угол уменьшает влияние трения: после предварительного момента докручивают на заданный угол, получая предсказуемое удлинение стержня. Прямые методы — измерение удлинения ультразвуком или индикаторными шайбами DTI — дают наилучший контроль, но требуют оборудования и подготовки. Для крупных диаметров и критичных фланцев эффективны гидравлические натяжители, исключающие скручивание резьбы и обеспечивающие равномерный преднатяг. Выбор метода определяется критичностью узла, доступом, требованиями стандарта и экономикой, а также квалификацией персонала. В любом случае решающими остаются калибровка инструмента, регистрируемые протоколы и повторная проверка реторком после технологических пауз.