Як правильно підібрати елементи кріплення в умовах конкретного застосування, основні рекомендації щодо використання різьбових кріплень різних класів міцності.

    Міцність різьбових елементів характеризується двома величинами, а саме:

• Межею міцності.
  

Це максимальна напруга, яку матеріал може витримати під час розтягування або стиснення перед руйнуванням. Вимірюється в мегапаскалях (МПа) і є максимальним навантаженням, прикладеним до матеріалу до того, як він почне відчувати незворотні деформації і в результаті зруйнується.

• Межею плинності.
  

Це напруга, у якому матеріал починає незворотно деформуватися. При досягненні цієї точки, матеріал продовжує деформуватися без додаткового збільшення навантаження. Межа плинності також вимірюється в мегапаскалях і являє собою точку, після якої матеріал переходить від пружної деформації до пластичної.

    Клас міцності кріплення позначається двома цифрами і класифікується відповідно до міжнародного стандарту ISO (Міжнародна організація зі стандартизації), а саме ISO 898-1 для болтів і ISO 898-2 для гайок. Ці стандарти визначають механічні властивості кріпильних виробів, виготовлених з вуглецевої та легованої сталі та вказуються безпосередньо на самому елементі, або в технічній документації.

• Перша цифра, помножена на 100, вказує на мінімальну межу міцності матеріалу в мегапаскалях (МПа).
  
• Друга цифра показує межу плинності в частках (відсотках) межі міцності.

Наприклад, клас міцності 8.8 означає межу міцності близько 800 МПа та межу плинності, що становить 80% від цього значення, або 640 МПа.

    Якщо друга цифра не вказана, що іноді зустрічається у кріплення з низьким класом міцності, то межа текучості приймається 60% межі міцності (якщо інше не вказано виробником).

Наприклад, клас міцності 4 означає межу міцності близько 400 МПа та межу плинності, що становить 60% від цього значення, у 240 МПа.

    Тепер розглянемо застосування металовиробів виходячи з їхнього класу міцності:

Низький клас міцності

Клас 4.6:

• Межа міцності: близько 400 МПа.
  
• Межа плинності: близько 240 МПа (60% від межі міцності).

Клас 4.8:

• Межа міцності: близько 480 МПа.
  
• Межа плинності: близько 320 МПа (66% межі міцності).

    Ці класи підходять для загального застосування (будівництво, меблеве виробництво), де вимоги до механічної міцності не високі, але важлива пластичність та стійкість до ударних навантажень.

Середній клас міцності

Клас 5.8:

• Межа міцності: близько 500 МПа.
  
• Межа плинності: близько 400 МПа (80% від межі міцності).

Клас 8.8:

• Межа міцності: близько 800 МПа.
  
• Межа плинності: близько 640 МПа (80% від межі міцності).

    Ці класи рекомендуються для вимогливіших умов (конструкції, машинобудування, фланцеві з'єднання), де необхідна більш висока міцність, але при цьому зберігається помірна стійкість до циклічних та ударних навантажень.

Високий клас міцності:

Клас 10.9:

• Межа міцності: близько 1000 МПа.
  
• Межа плинності: близько 900 МПа (90% від межі міцності).

    Високі механічні навантаження, помірна вібрація. Автомобільна промисловість, кріплення головки двигуна, будівельне обладнання.

Дуже високий клас міцності:

Клас 12.9:

• Межа міцності: близько 1200 МПа.
  
• Межа плинності: близько 1080 МПа (90% від межі міцності).

    Дуже високі навантаження, низька вібрація. Тяжке машинобудування, кріплення в критично важливих конструкціях.

   Проаналізую застосування різного кріплення з більшою прив'язкою до вібраційних, механічних, циклічних і ударних навантажень:

Вібраційні навантаження

• Проблема: Вібрація може спричинити ослаблення або самовідкручування кріплення.
  
• Рішення: Використання кріплення з нейлоновими вставками (наприклад, гайки з фіксатором) для запобігання самовідкручування, віброізолюючих та демпфуючих елементів. Кріплення середнього класу міцності (наприклад, 8.8) часто є кращим, оскільки він забезпечує хороший баланс між міцністю та стійкістю до вібрації.
  

Механічні навантаження

• Проблема: Постійне або змінне механічне навантаження може спричинити деформацію або руйнування кріплення.
  
• Рішення: Вибір кріплення високого класу міцності (10.9 або 12.9) для забезпечення достатньої міцності, при цьому важливо враховувати тип з'єднання та розподіл навантаження.
  

Циклічні навантаження

• Проблема: Циклічне навантаження може спричинити втому пошкодження кріплення.
  
• Рішення: Використання кріплення з низьким або середнім класом міцності, який має більшу пластичність і краще справляється із втомними навантаженнями.

Ударні навантаження

• Проблема: Ударні навантаження можуть спричинити миттєве руйнування, особливо у високоміцного та крихкого кріплення.
  
• Рішення: Використання кріплення з низьким класом міцності (наприклад, 4.6 або 5.8), який має більшу пластичність і здатність поглинати ударні навантаження. Можна також розглянути використання кріплення з пружними або амортизуючими властивостями та застосування буферних упорів.

Окремо слід зазначити, що якщо немає специфічних вимог або інших умов зазвичай кріплення, яке вкручується в корпус (наприклад, корпус редуктора або двигуна) вибирається з міцністю, яка нижче, ніж міцність матеріалу корпусу, в який він вкручується. Це дає страховку, що при перевантаженні або надмірному натягу швидше пошкодиться кріпильний елемент, а не різьблення в корпусі. Заміна пошкодженого кріплення зазвичай простіше і дешевше, ніж ремонт або заміна пошкодженого корпусу. 

Загальні рекомендації:

Конструктивні рішення: Іноді проблеми з навантаженнями можуть бути вирішені за рахунок зміни конструкції з'єднання, наприклад, використання додаткових метизів або зміни розташування кріплення.

При виборі кріплення для роботи в умовах циклічних, ударних або вібраційних навантажень важливо враховувати не тільки клас міцності, але й інші фактори, такі як матеріал кріплення, різьблення, покриття, а також конструкцію з'єднання. Нижчі класи міцності зазвичай краще працюють в умовах, де потрібна велика пластичність і стійкість до ударних навантажень, у той час як середні класи міцності підходять для ситуацій, що потребують балансу між міцністю та стійкістю до навантажень.