Как правильно затягивать болты

При монтаже резьбовых соединений важным параметром является момент затяжки, который характеризует силу, необходимую для обеспечения требуемой прочности конструктивных элементов. При недостаточной затяжке болт под воздействием нагрузок самораскрутится, а при перетягивании может просто обломаться головка или сорваться резьба, разрушиться монтируемая деталь. Именно поэтому в технической литературе указывается момент затяжки болтов для разных типов крепежей.

От чего зависит момент затяжки

Болт конструктивно представляет собой шпильку с нанесенной на нее полной или неполной дюймовой или метрической резьбой. К шпильке приваривается головка, на которую и передается усилие при вкручивании или выкручивании метиза. Наиболее популярны шестигранные головки, но есть и другие варианты, которые подбираются в зависимости от особенностей монтажа и технических условий.

Под моментом затяжки понимают усилие, которое нужно приложить к болту для его правильного монтажа. Его величина контролируется специальным инструментом, который называется динамометрический ключ. А значение момента указывается в специальных таблицах или технической документации для сборки и ремонта машин или оборудования. 

Производители, предлагающие болты разных типов, к каждому из них рекомендуют свой момент затяжки. Его величина зависит от основных характеристик крепежа:

• диаметр шпильки;
• шаг резьбы;
• материал, из которого изготовлен метиз;
• вид головки и размер;
• полная или неполная резьба.

Длина крепежных элементов практически не влияет на величину момента затяжки. Изделия с неполной резьбой, как правило, имеют большую прочность возле головки, поэтому допускают большую силу затяжки. Кроме основного резьбового шага, предлагаются метизы с мелкой резьбой, применяемые в машиностроении, креплении конструкций, подвергающихся вибрационным нагрузкам.

Для изготовления болтов чаще всего применяется углеродистая сталь разных марок. Чтобы повысить коррозионную устойчивость, ее могут покрывать оцинковкой.  Используется латунь, нержавеющая сталь и другие материалы. Именно от материала, из которого изготовлен крепеж, зависит его класс прочности. Для болтов с метрической резьбой этот показатель находится в пределах от 3.8 до 12.9, а для дюймовых – от 0 до 8. Этот показатель в метрических болтах выштамповывается на головке, в дюймовых болтах тоже на головке делаются насечки. Чем выше класс прочности изделия, тем большую силу к нему можно прикладывать при затяжке.

Таким образом, можно сделать вывод, что величина момента затяжки болтов зависит от материала, из которого они изготовлены и геометрических размеров, основным из которых является диаметр резьбовой шпильки. Все остальные величины является производными, но тоже учитываются.

Еще один важный параметр – материал, из которого выполнена деталь или гайка, с помощью которого делается крепеж. По умолчанию считается, что метизы крепят стальные детали при помощи гаек и шайб из того же материала. 

Измерение затяжного усилия

В Международной системе измерения физических величин затяжное усилие измеряется в Ньютонах на метр. Эта величина характеризует силу, которую нужно приложить для затяжки болта ключом с рычагом длиной в 1 м. Затяжные усилия для болтов разных диаметров с различными классами прочности можно узнать из таблиц.

Для метрической резьбы:

Для дюймовой резьбы:

При ответственном монтаже болтов и винтов могут указываться другие пределы моментов затяжки, которые обязательно отражаются в технической документации. Существует внесистемная единица затяжного момента – килограмм силы на метр. Ее значение получить очень просто, достаточно табличное значение поделить на 10. Например, для болта М12 класса прочности 9.8 табличное усилие затяжки равно 97,7 Н·м или 9,77 кг·м. 

Как определить момент затяжки

Чтобы определить момент затяжки на конкретном болте, необходимо воспользоваться динамометрическим ключом. Промышленность предлагает несколько видов этих инструментов:

• Индикаторный ключ – оснащается специальной системой, которая выводит прилагаемое усилие на механическую шкалу или электронный экран. Это надежная конструкция, ключ применяется в строительстве, промышленности, машиностроении. Его единственным минусом является недостаточная точность, поскольку погрешность может достигать 8 %, что в точном машиностроении может стать проблемой.
• Цифровой ключ – представляет собой подвид индикаторного устройства. В его рукоятку встроен датчик крутящего момента и жидкокристаллический дисплей, на который выводится прилагаемое затяжное усилие. Для удобства использования при достижении нужного момента может издаваться звук, его можно подключать к ноутбуку или компьютеру. В современных динамометрических ключах данного типа погрешность не превышает 1 %.
• Предельный ключ – еще один подвид, главной особенностью которого является возможность установки предельного усилия на болт. При достижении этого усилия срабатывает храповик, ключ начинает проскальзывать со щелчками, а затяжка прекращается. Это исключительно практичный инструмент, но нужно знать, что он имеет погрешность около 4 %.

Чтобы правильно определить затяжной момент, нужно соблюдать определенные правила:

• Болт устанавливается в посадочное место или поджимается гайкой.
• Первичная затяжка производится обычным рожковым или накидным ключом.
• Подбирается такой динамометрический ключ, чтобы его максимальное значение минимум на 20 % превышало необходимое для затяжки болта значение.
• Аккуратно подтягивается болт динамометрическим ключом до достижения нужного значения силового момента.

Если деталь затягивают несколькими болтами, требуется сделать контрольную подтяжку по кругу, чтобы ее не перекосило. Важным моментом является то, что динамометрическим ключом нельзя пользоваться как обычным, он нужен только на конечном этапе затяжки с требуемым усилием.

Затяжка болта без динамометрического ключа

При необходимости можно получить нужное затяжное усилие без динамометрического ключа. Чтобы сделать затяжку, понадобится обычный ключ, лучше всего подойдет рожковый или накидной, рулетка или линейка и кантор с пределом измерения до 40 кг, оптимально подойдет электронный прибор.

Сначала в таблице нужно выяснить величину момента затяжки резьбового соединения. Далее требуется измерить длину ключа от центральной части головки болта до места приложения вращающей силы в сантиметрах. После этого вычисляем значение, которое должно быть на канторе по формуле F=M/(0.1·L), где М – момент силы из таблицы, а L – длина ключа в сантиметрах. Например, если нужно затянуть болт М6 класса прочности 8.8 ключом длиной 25 см, нужно действовать так:

• В таблице находим значение момента затяжки, которое равно 10,5 Н·м.
• Производим вычисление по формуле F= 10,5/(0.1•25)=4,2 кг•м или килограмм силы на метр.
• На расстоянии 25 см от головки болта, под углом 90 градусов к продольной оси ключа располагаем кантор и натягиваем его до тех пор, пока он не покажет 4,2 кг.

Очевидно, что данный метод не идеален и не может применяться в ответственном монтаже. Но все же это гораздо лучше, чем затягивать элементы конструкции, основываясь только на собственных ощущениях.

Несмотря на существование подобных «народных» способов затягивания болтов, желательно купить качественный динамометрический ключ, который позволит избежать подобных неудобств. Это станет гарантией качества, прочности и долговечности монтажа, который прослужит весь срок эксплуатации конструкций, машин или оборудования.