Когда инженер берёт в руки шестигранный болт, он редко задумывается, какое из двух исполнений лежит у него на ладони — DIN 933 с резьбой по всему стержню или DIN 931 с гладким безрезьбовым участком (с неполной резьбой). На вид разница незначительна. На практике же выбор между этими стандартами определяет несущую способность соединения, ресурс при переменных нагрузках и даже саму возможность правильно собрать узел.
Разберёмся, когда какой болт нужен — и почему универсального решения не существует.
Главное в одном абзаце
DIN 933 — болт с резьбой по всей длине стержня. Применяется в коротких соединениях, фиксирующих сжатый пакет (фланцы, накладки, тонкостенные конструкции). DIN 931 — болт с неполной резьбой и гладкой частью под головкой. Используется там, где соединение работает на срез, либо когда болт служит одновременно осью, направляющей или элементом, передающим поперечную нагрузку. Оба стандарта описывают шестигранную головку класса точности B и регламентируют размеры под ключ, высоту головки и допуски — отличается только распределение резьбы по длине стержня.
Геометрия: где проходит граница резьбы
У болта DIN 933 резьба нарезана от торца до самой головки (с технологическим сбегом 1–2 шагов). Гладкого участка нет в принципе. У болта DIN 931 резьба занимает только часть стержня — длина резьбовой части b нормируется стандартом и зависит от номинального диаметра d и общей длины l болта.
Согласно DIN 931 (а также его преемнику ISO 4014), длина резьбовой части b определяется по правилу:
Например, для DIN 931 М12×100 длина резьбы составит 2 × 12 + 6 = 30 мм, а оставшиеся 70 мм — гладкий цилиндрический стержень с диаметром, равным номинальному (то есть 12 мм с допуском по h13). Для DIN 933 М12×100 резьба идёт целиком — все 100 мм.
Когда применять DIN 933, а когда DIN 931
DIN 933 уместен:
- в коротких болтах (l ≤ 5d), где гладкая часть всё равно бы не поместилась;
- в соединениях с глубокой посадкой в резьбовое гнездо — например, при сборке узлов с глухими резьбовыми отверстиями;
- в пакетах из тонколистового металла, где нагрузка передаётся через трение преднатяга (фланцевые соединения труб, разъёмы корпусной арматуры);
- при необходимости регулировать положение детали по высоте за счёт глубины ввинчивания — резьба должна быть на всём участке;
- в комбинации с распорными втулками, где гладкая часть была бы лишней.
DIN 931 необходим:
- в соединениях, работающих на срез: гладкая часть стержня выдерживает поперечные нагрузки заметно лучше резьбовой;
- в шарнирных и осевых узлах, где болт одновременно служит шарниром (петли, рычажные механизмы);
- при сборке многослойных пакетов толщиной более 5d, где резьба должна располагаться только в гайке и в нескольких миллиметрах под ней;
- в высокопрочных соединениях металлоконструкций, где нормирован высокопрочный крепёж класса 8.8 и выше — стандартная практика по СП 16.13330 предписывает плоскость среза располагать по гладкой части;
- при динамических нагрузках, где концентрация напряжений на витках резьбы критична для усталостного ресурса.
Базовый принцип: если плоскость среза проходит по резьбе — это конструкторская ошибка. Резьба создаёт надрез, эффективный диаметр в опасном сечении меньше номинального, а каждый виток — концентратор напряжений. На срез работает гладкое тело болта, и стандарт DIN 931 как раз обеспечивает такую возможность.
Прочность и расчётное сечение
Оба стандарта не регламентируют материал — только геометрию. Класс прочности задаётся отдельно по ISO 898-1 и наносится маркировкой на головку болта (4.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9).
При расчёте важно понимать, какую площадь сечения использовать:
где:
As - площадь сечения по резьбе;
A - площадь сечения по гладкой части болта.
Длина гладкой части — почему это важно
Главная ошибка при использовании DIN 931 — неправильно выбранная длина болта. Если плоскость среза попадает на резьбовой участок, преимущество стандарта теряется полностью. Чтобы этого не случилось, действует простое правило проектирования:
длина гладкой части ≥ толщина пакета + 1–2 мм запас
Пример. Соединяются две стальные пластины толщиной по 12 мм через гайку — пакет 24 мм. Берём DIN 931 М12. По формуле длина резьбы для болтов l ≤ 125 мм: b = 2 × 12 + 6 = 30 мм. Значит длина болта должна быть такой, чтобы гладкая часть превышала 24 мм, то есть (l – 30) ≥ 25, откуда l ≥ 55 мм. Берём ближайший по ряду — 60 мм. У такого болта 30 мм резьбы и 30 мм гладкого тела, плоскость сдвига гарантированно проходит по гладкому участку.
Если же взять М12×40, гладкая часть составит всего 10 мм — её не хватит, чтобы пакет толщиной 24 мм опирался на тело болта, и срез пойдёт по резьбе. Конструктивно такой болт работает, но рассчитывать его несущую способность придётся уже по уменьшенному As — то есть с потерей трети сечения.
При проектировании срезных соединений выбирайте длину DIN 931 с запасом. Слишком длинный болт можно срезать по торцу или закрыть колпачковой гайкой; слишком короткий — придётся менять. Оптовые поставки крепежа удобно комплектовать по фактической длине пакета: условия для B2B-клиентов позволяют заказывать смешанные размерные ряды одной партией.
>>> Нужна консультация специалиста? Задайте ваш вопрос нашим менеджерам
Аналоги ISO и ГОСТ
С 2000-х годов оба DIN-стандарта формально заменены международными ISO. Полные геометрические соответствия сведены в таблицу:
На практике в российских проектах продолжают параллельно встречаться обе системы обозначений. ГОСТ 7798-70 ближе к DIN 933/931 по типу головки, но имеет другие допуски на размеры под ключ — для прецизионных соединений это критично, и поставщик должен явно указывать, по какому стандарту изготовлено изделие. На странице стандартов крепежа приведены сравнительные таблицы со всеми отклонениями.
Таблица выбора по длине и диаметру
Соотношение длины болта l к номинальному диаметру d помогает быстро понять, какой стандарт применим в вашем случае:
Это не догма, а ориентир: окончательный выбор делает конструктор на основе характера нагрузки. Но если работаете с серийными узлами, по соотношению l/d уже на этапе спецификации видно, к какому стандарту тяготеет каждая позиция.
Типичные ошибки при подборе
1. «Возьмём DIN 933 — он универсальнее». Универсальность DIN 933 заканчивается там, где соединение начинает работать на срез. Резьба в плоскости сдвига даёт потерю до 35 % несущей способности и резкое снижение усталостного ресурса. Если в проекте есть хоть какой-то поперечный компонент нагрузки — длинный болт должен быть с неполной резьбой.
2. «DIN 931 надёжнее, всегда заказываем его». Тоже неверно. В коротких соединениях DIN 931 либо физически не имеет гладкой части (формула 2d + 6 при коротких длинах превращает практически весь стержень в резьбу), либо гладкий участок не доходит до пакета, и преимущество теряется. Для коротких болтов до 5d смысла переплачивать за DIN 931 нет.
3. Подмена ГОСТ-болта DIN-болтом без проверки размеров под ключ. ГОСТ 7798 и DIN 933/931 имеют разные размеры под ключ для одинаковых диаметров: например, для М10 ГОСТ предусматривает SW17, а DIN — SW16. Если соединение собирается через ограниченный доступ (фланец в нише, узел внутри корпуса), несоответствие размера головки приводит к необходимости переделки.
4. Игнорирование класса прочности при замене стандарта. Класс наносится на головку отдельно. Замена DIN 931 8.8 на DIN 931 5.8 «такого же размера» может пройти незаметно при визуальном контроле, но снизит допустимое усилие преднатяга почти вдвое — со всеми последствиями для надёжности соединения.
Болт — простая деталь, но грамотный выбор между DIN 933 и DIN 931 экономит время на сборке, повышает ресурс соединения и часто решает спор между «работает на пределе» и «работает с запасом». Если сомневаетесь, какой стандарт нужен в вашем узле — рассчитать и подобрать поможет наш менеджер отдела B2B-продаж.
На складе Оникс одновременно поддерживается размерный ряд обоих стандартов в основных классах прочности (5.8, 8.8, 10.9) и распространённых покрытиях и материалах изготовления — цинк, горячее цинкование, оксидирование, нержавеющая сталь.