Характеристика болтовых и заклепочных соединений

Для соединения элементов в металлических конструкциях по­мимо сварки применяют болты и, в редких случаях, заклепки.

Болтовые соединения просты в постановке, потому их широ­ко применяют в монтажных соединениях.

Кроме того, болтовые соединения незаменимы в сборно-раз­борных сооружениях. Недостаток их — повышенная металлоем­кость по сравнению со сварными соединениями, ослабление сече­ний соединяемых элементов отверстиями под болты, повышенная деформативность конструкций.

Для инженерных конструкций применяют болты грубой, нор­мальной и повышенной точности диаметром 10-30 мм (обычные болты), а также высокопрочные и самонарезающие болты.

Болты грубой и нормальной точности штампуют из малоугле­родистой стали круглого сечения. Их устанавливают в отверстия на 2-3 мм большие диаметра болта, которые образуют продавливани- ем или сверлением в отдельных элементах. Такие отверстия харак­теризуют негладкая поверхность и несовпадения в собранном паке­те, что ухудшает работу соединения.

Болты повышенной точности изготовляют из малоуглероди­стой или низколегированной стали. Поверхность их обтачивается и имеет строго цилиндрическую форму. Диаметр отверстия для болтов повышенной точности не должен отличаться более чем на 0,3 мм от диаметра болта. Поверхность отверстия должна быть гладкой, что достигается сверлением отверстий в соединяемых элементах через специальные кондукторы-шаблоны. Из-за слож­ности изготовления и постановки соединения на таких болтах при­меняют редко.

В зависимости от механических свойств сталей обычные бол­ты разделяют на шесть классов прочности. В инженерных конст­рукциях наиболее распространены классы прочности 4.6, 5.6, 8.8. Первое число, умноженное на 10, определяет значение минимального временного сопротивления (в кгс/мм²), произведение чисел пока­зывает значение предела текучести (в кгс/мм²).

Соединения на высокопрочных болтах. Такие соединения ра­ботают за счет сил трения. Их изготовляют из машиностроительной углеродистой или легированной стали марок 40Х «селект», ЗОХЗМФ и др. Готовые болты термически обрабатывают, в результате чего предел прочности их достигает σ_u = R_bun = 1550 МПа. Высокопроч­ные болты являются болтами нормальной точности, их устанавлива­ют в отверстия на 1-6 мм большие диаметра болта, но гайки (также из высокопрочной стали) затягивают тарировочным ключом, позво­ляющим создавать и контролировать большую силу натяжения бол­тов (т. е. сам высокопрочный болт работает на растяжение).

Самонарезающие болты отличаются от обычных наличием резьбы полного специального профиля на всей длине стержня бол­та для нарезания резьбы и завинчивания в ранее образованные от­верстия соединяемых деталей.

Заклепочные соединения, являвшиеся в прошлом основным видом соединений металлических конструкций, из-за неудобства технологи­ческого процесса клепки и перерасхода металла на соединение, в на­стоящее время почти полностью заменены сваркой и высокопрочны­ми болтами. Они применяются только в тяжелых конструкциях, под­верженных воздействию динамических и вибрационных нагрузок (например, высоконапорные глубинные затворы), а также при исполь­зовании трудносвариваемых материалов — некоторые термообрабо­танные стали и алюминиевые сплавы.

Основной вид работы заклепочных и болтовых соединений — работа на сдвиг. При этом заклепки и болты могут разрушаться от перерезывания их стержней по плоскостям среза или от смятия по­верхностей отверстий сопрягаемых элементов. Силы смятия вызы­вают выкол листа между отверстиями или между отверстием и кра­ем элемента. Кроме того, заклепочные и болтовые соединения ра­ботают на растяжение.