Основні розміри болтів із шестигранною головкою: таблиці, стандарти, рекомендації

Що таке болти з шестигранною головкою?

Болт з шестигранною головкою — це один із найпоширеніших видів кріплення, що має циліндричний стрижень із зовнішньою різьбою і шестигранну головку під гайковий ключ. Конструкція дає змогу швидко і зручно закручувати елемент із високим крутним моментом. Надійність, простота установки й широкий діапазон розмірів роблять їх популярними як у великому промисловому виробництві, так і в приватних господарствах.

Як маркуються болти з шестигранною головкою?

Візьмемо, наприклад, Болт М12×80 8.8 ГОСТ 7798-70

Розшифровка:

• M12 — діаметр різьби 12 мм;
• 80 — довжина стрижня в мм;
• 8.8 — клас міцності;
• ГОСТ 7798-70 — стандарт, за яким виготовлено болт.

Основні параметри болтів із шестигранною головкою

У яких сферах діяльності застосовуються шестигранні болти?

• M5-M6 — електроніка, меблі;

• M8-M12 — автомобілі, побутова техніка;

• M16-M24 — будівельні ферми, каркаси, важкі верстати;

• M30 і вище — мости, опори, високонавантажені вузли.

📌  меблеве виробництво і DIY-сектор — шестигранний болт застосовують для складання меблів, кріплення елементів декору, встановлення полиць і стелажів. Часто використовуються в поєднанні з декоративними шайбами або гайками з фланцем;

📌 машинобудування — шестигранні болти застосовуються під час складання різних вузлів і агрегатів. Вони забезпечують міцне, вібростійке з'єднання, що критично в умовах динамічних навантажень. Використовуються у двигунах, трансмісіях, опорах, корпусах редукторів та інших механізмах;

📌 будівництво і монтаж металоконструкцій — болти з шестигранною головкою широко застосовують під час складання каркасів будівель, встановлення сталевих ферм, кріплення балок і з'єднання конструктивних елементів з металу. Завдяки стандартизації (наприклад, за DIN 933 або DIN 931), вони легко замінні та надійні в експлуатації;

📌 автомобілебудування і транспорт — у всіх видах транспорту  від легкових автомобілів до залізничних вагонів  шестигранні болти використовуються для кріплення деталей підвіски, шасі, кузова, елементів двигуна і гальмівних систем;

📌 енергетика і нафтогазова галузь — на об'єктах ТЕЦ, АЕС, газо- і нафтопроводів болти забезпечують герметичність і стійкість до високих температур і тиску. У цих умовах застосовуються болти з корозійно- і жаростійких сталей з високою міцністю (10.9 і 12.9 класи);

📌 суднобудування та авіабудування — у цих галузях особливо важливі антикорозійні властивості болтів. Тому тут часто застосовуються шестигранні болти з нержавіючих сталей або з гальванічними покриттями. Також важливі невеликі допуски по різьбі і висока якість поверхні;

📌 електротехніка та приладобудування — тут використовують мініатюрні болти малого діаметру, часто з метричним тонкою різьбою, що забезпечує точне і міцне складання чутливих компонентів.

Класифікація болтів за розмірами і виконанням

Болти класифікуються за кількома параметрами, ключовими з яких є розміри і виконання. Основними розмірами вважаються: діаметр різьби (М3-М64 і вище), довжина болта (зазвичай від 6 до 300 мм) і крок різьби (звичайний або дрібний). Ці параметри визначаються за стандартами, такими як DIN, ISO, ГОСТ.

Болти за видом різьби діляться на кілька типів:

   з повною різьбою. У таких болтів різьба проходить по всій довжині стрижня. Вони найчастіше застосовуються в з'єднаннях, де важливий рівномірний розподіл зусилля, наприклад, у металоконструкціях або кріпленні деталей до корпусів. Приклад — болт DIN 933.

   з неповною (частковою) різьбою. Різьбу нанесено тільки на частину стрижня, інша частина - гладка. Це забезпечує більшу міцність на вигин і зсув. Підходять для фланцевих з'єднань, валів і елементів із попереднім натягом. Приклад — болт DIN 931.

За типом виконання головки можна поділити на такі види:

Звичайна шестигранна головка — універсальна в застосуванні від будівельних конструкцій до машинобудування. Приклад: DIN 931, DIN 933;

Шестигранна головка зі зменшеною висотою — застосовується для обмежених за висотою просторів, де стандартна головка не поміщається. Недоліком є те, що менша висота знижує допустимий момент затягування. Приклад: ГОСТ 7796-70, DIN 609;

Потовщена головка (виконання підвищеної міцності) — застосовується в конструкціях з підвищеними навантаженнями, де потрібен надійний хват і зусилля. Особливістю є те, що можливе встановлення болта з ударним або динамометричним ключем;

Шестигранна головка з буртиком (фланцем) — під час її встановлення збільшується площа притиску, знижується тиск на поверхню, запобігає провертанню. Приклад: DIN 6921.

Особливості метричної та дюймової системи в кріпленні

Болти виробляються з різьбою за двома основними системами вимірювання: метричною і дюймовою. Кожна з них має свої особливості, стандарти і сферу застосування.

У метричній системі (ISO) болти мають позначення М6, М8, М10 тощо, де число — діаметр різьби в міліметрах. Крок різьби також вказується в мм (наприклад, М10×1.5 - крок 1,5 мм). Профіль різьби завжди буде трикутним із кутом 60°. Кріплення за цією системою часто використовується в більшості країн світу, включно з Україною, Європою, Китаєм, Японією в машинобудуванні, будівництві, меблевій промисловості. Ця система проста в розрахунках і легко підбирається за розмірами.

Дюймова система (UNC, UNF) позначається 1/4-20 UNC, 5/16-18 UNF, де перша частина - діаметр у дюймах (1/4" = 6.35 мм), а друга - кількість ниток на дюйм (TPI - Threads Per Inch). За типом різьби можна розділити на стандартну UNC і дрібну UNF. Верхній кут гребеня у дюймової системи становить 55 або 60 градусів. Застосовується переважно в США, Канаді, Великій Британії, авіаційній і нафтогазовій промисловостях. Порівняно з метричною системою складніша в підборі, важче перераховується в мм, потребує спеціальних інструментів. 

Під час роботи важливо не змішувати системи, щоб уникнути проблем із посадкою та міцністю з'єднання.

Матеріали та їхній вплив на розміри болтів

Під час проєктування болтових з'єднань вибір матеріалу має критичний вплив не тільки на міцність, а й на геометричні параметри болта. Фізико-механічні властивості металів і сплавів визначають не тільки характеристики експлуатації, а й допуски, розміри та застосовність у різних умовах.

Як властивості матеріалів впливають на розміри кріплення?

1. Міцність на розрив (Rm)

• Матеріали з вищою міцністю дають змогу зменшувати діаметр болта за збереження необхідної опорної здатності.
• Наприклад, болт зі сталі класу міцності 12.9 може бути меншим за діаметром, ніж болт зі сталі 8.8, за того самого навантаження.

2. Модуль пружності (E)

• Більш жорсткі матеріали (високий E) менш схильні до деформації під час затягування.
• Вплив на довжину різьбової частини: пластичніші матеріали вимагають більшої кількості витків для рівномірного розподілу напружень.

3. Пластичність і в'язкість

• Більш в'язкі матеріали (наприклад, нержавіюча сталь) потребують збільшеного радіуса під голівкою для запобігання концентрації напружень і тріщиноутворення.
• Можливі коригування геометрії головки або зони переходу.

4. Стійкість до повзучості

• В умовах високих температур (наприклад, для жароміцних сплавів) необхідно збільшувати довжину різьби або використовувати болти більшого діаметра для компенсації повзучості.

Шестигранні болти вирішують цілу низку інженерних і конструкційних завдань завдяки своїй універсальності та міцності. Ось ключові проблеми, які вони допомагають усунути:

🔩   Надійне з'єднання деталей — вони забезпечують міцне і довговічне кріплення в машинобудуванні, будівництві, приладобудуванні. Підходять для з'єднань, схильних до вібрацій і динамічних навантажень;

🧰   Зручність монтажу і демонтажу — шестигранна головка дає змогу використовувати стандартні гайкові ключі та головки. Зручні для роботи в обмеженому просторі, особливо при використанні болтів з внутрішнім шестигранником;

🔩   Робота в умовах високих навантажень — завдяки формі головки та матеріалам (наприклад, легована сталь), витримують значні зусилля затягування без пошкодження. Використовуються у відповідальних з'єднаннях, де потрібен високий крутний момент;

🧰   Стійкість до зовнішніх впливів — випускаються з різними покриттями (цинк, фосфат, гальваніка) і з корозійностійких матеріалів (нержавіюча сталь, латунь), що робить їх придатними для зовнішніх і агресивних середовищ.

🔩   Уніфікація і стандартизація — відповідають міжнародним стандартам (DIN, ISO, ГОСТ), що спрощує підбір, заміну і логістику у виробництві та ремонті.

Також радимо прочитати:

Універсальне кріплення

Як виготовляються болти?