Болт с шестигранной головкой DIN 931¶

Болт с шестигранной головкой DIN 931 — это стандартизированная метрическая крепёжная деталь в виде стержня с наружной резьбой и шестигранной головкой, размеры и технические требования к которой определены немецким промышленным стандартом DIN 931 (Deutsches Institut für Normung). В отличие от болта DIN 933, имеющего резьбу по всей длине стержня, DIN 931 характеризуется частичной резьбой: гладкая (нерезьбовая) часть стержня, называемая «диаметром стержня», располагается непосредственно под головкой и равна номинальному диаметру резьбы. Данный стандарт является одним из самых распространённых в мире для общепромышленного применения и фактически де-факто заменён международным стандартом ISO 4014, с которым он полностью совместим по геометрическим параметрам.

¶История и происхождение стандарта

Стандарт DIN 931 был разработан в Германии в начале XX века в рамках процесса унификации промышленных деталей, который активно шёл в машиностроении. Немецкий институт по стандартизации (DIN) систематизировал требования к крепежу, что позволило обеспечить взаимозаменяемость продукции разных производителей. В 1970-х годах началась гармонизация европейских и международных стандартов, в результате чего DIN 931 был переработан в ISO 4014. Несмотря на это, обозначение «DIN 931» осталось в обиходе на постсоветском пространстве и во многих странах мира как синоним качественного болта с неполной резьбой. В России аналогом данного крепежа является болт по ГОСТ 7798-70, который отличается от DIN 931 некоторыми второстепенными размерами (например, высотой головки и радиусом под головкой).

¶Конструкция и геометрические параметры

¶Основные элементы

Болт DIN 931 конструктивно состоит из двух частей:

1. Шестигранная головка — предназначена для передачи крутящего момента от гаечного ключа. Размер «под ключ» (S) стандартизирован и зависит от номинального диаметра резьбы.
2. Стержень — цилиндрический, состоит из гладкой части (зоны без резьбы) и резьбовой части.

¶Размеры

Ключевые геометрические характеристики задаются в зависимости от номинального диаметра резьбы (d). Основные параметры включают:

• Шаг резьбы (крупный или мелкий);
• Длина болта (l) — измеряется от нижней плоскости головки до конца стержня;
• Длина резьбовой части (b) — зависит от общей длины болта: для коротких болтов резьба занимает большую часть, для длинных — стандартизированная величина (например, 30 мм для диаметра 10 мм при длине до 200 мм);
• Высота головки (k);
• Размер под ключ (s).

¶Таблица основных параметров для распространённых диаметров

Примечание: размеры под ключ для DIN 931 и ISO 4014 могут незначительно отличаться от ГОСТ 7798-70 (например, для M10 — 17 мм).

¶Материалы и классы прочности

Болты DIN 931 изготавливаются из различных марок стали, а также из нержавеющих и цветных сплавов. Класс прочности обозначается двумя цифрами через точку (например, 8.8, 10.9, 12.9). Первая цифра указывает на предел прочности на разрыв (в сотнях МПа), вторая — на предел текучести (в процентах от предела прочности).

Основные классы прочности для углеродистой стали:

• 4.6 — низкопрочные болты для неответственных соединений;
• 5.8 — средний класс, применяется в общем машиностроении;
• 8.8 — высокопрочный класс, наиболее распространённый для ответственных конструкций (мосты, строительные фермы);
• 10.9 и 12.9 — применяются в автомобилестроении, тяжёлом машиностроении, где требуются высокие нагрузки.

Для агрессивных сред используются болты из нержавеющей стали (A2-70, A4-80) или оцинкованные (гальваническое, горячее цинкование, цинк-ламельное покрытие).

¶Технология производства

Процесс изготовления болтов DIN 931 включает несколько этапов:

1. Подготовка материала — калиброванный пруток стали нарезается на заготовки (мерные отрезки).
2. Высадка — холодная или горячая объёмная штамповка формирует головку на одном конце заготовки.
3. Накатка резьбы — резьба создаётся пластической деформацией (накатыванием) между двумя плашками, что повышает прочность и чистоту поверхности по сравнению с нарезанием.
4. Термическая обработка — для классов прочности 8.8 и выше применяется закалка с последующим отпуском для достижения требуемых механических свойств.
5. Нанесение покрытия — для защиты от коррозии и придания декоративного вида.
6. Контроль качества — проверка геометрии, твёрдости, прочности на разрыв.

¶Применение

Благодаря частичной резьбе болт DIN 931 обеспечивает более высокую точность позиционирования соединяемых деталей: гладкая часть стержня точно совпадает по диаметру с отверстием, что исключает люфт и перекосы. Это делает его предпочтительным для:

• Машиностроения — соединение фланцев, корпусных деталей, кронштейнов;
• Строительства — монтаж металлоконструкций, крепление несущих балок;
• Автомобильной промышленности — узлы подвески, двигатели, трансмиссии;
• Производства станков и оборудования — где требуется высокая надёжность и виброустойчивость соединения;
• Энергетики и нефтегазового сектора — для фланцевых соединений трубопроводов.

В отличие от болта с полной резьбой (DIN 933), DIN 931 работает на срез лучше, так как гладкая часть стержня имеет большую площадь поперечного сечения и не имеет концентраторов напряжений в виде впадин резьбы.

¶Отличия от смежных стандартов

¶DIN 933 (ISO 4017)

Болт с шестигранной головкой и резьбой по всей длине стержня. Используется там, где требуется максимальная длина резьбы для стягивания пакета деталей, либо когда невозможно точно выдержать глубину отверстия.

¶ГОСТ 7798-70

Российский аналог. Основные отличия: размеры под ключ (для M10 — 17 мм вместо 16 мм), высота головки (для M8 — 5.5 мм вместо 5.3 мм), а также форма и радиус перехода под головкой. Взаимозаменяемость с DIN 931 возможна, но требует проверки на конкретное соединение.

¶DIN 960 / ISO 8765

Болты с мелким шагом резьбы, применяемые для точной регулировки и работы при высоких динамических нагрузках.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам DIN 931 относят:

• Высокую несущую способность на срез и смятие;
• Устойчивость к вибрационным нагрузкам (за счёт отсутствия резьбы в зоне сдвига);
• Простоту монтажа стандартным инструментом;
• Широкую доступность и низкую стоимость.

Недостатком можно считать необходимость точного подбора длины болта под толщину пакета: если гладкая часть стержня короче толщины соединяемых деталей, резьба попадает в зону сдвига, что снижает прочность соединения.

¶Интересные факты

• Маркировка класса прочности наносится на торец головки, при этом для классов 8.8 и выше маркировка обязательна.
• Болты DIN 931 с диаметром более M30 часто изготавливаются методом механической обработки из прутка, а не высадкой, из-за ограничений мощности прессового оборудования.
• В Европе стандарт DIN 931 официально утратил силу в 2003 году, однако до сих пор используется в технической документации и закупочных спецификациях наряду с ISO 4014.