Виды гаек и технология их производства

Гайкой называют крепежное изделие, имеющее отверстие с внутренней резьбой. Метиз предназначен для создания разборного соединения с использованием болтов, шпилек или винтов. Конструктивным элементом для передачи крутящего момента в гайке может служить многогранник (большинство крепежных изделий данного типа имеют шестигранную форму), шлицы, радиальные или торцевые отверстия, специальные выступы, накатка на боковой поверхности и т.д.

Предлагаемые производителями гайки отличаются формой, диаметром резьбы, высотой, материалом, классом прочности, способом затяжки и т.д. Из этой статьи вы узнаете, из каких материалов и по каким технологиям производятся крепежные изделия. Также в тексте перечислены стандарты, регламентирующие производство.

Классическая и знакомая каждому гайка имеет форму шестигранника. Такая форма стала самой популярной неспроста. Для гайки она считается оптимальной, так как отвечает целому ряду требований:

• простота монтажа благодаря возможности захватить метиз ключом с любой удобной стороны;
• возможность использования для монтажа разнообразных инструментов, в частности, ключей разных видов (рожковых, торцовых, накидных, разводных);
• минимальный расход металла при изготовлении крепежных изделий, что снижает их итоговую стоимость.

По высоте гайки шестигранной формы делятся на три группы:

• низкие;
• стандартные;
• высокие.

Стандартная высота метизов равняется диаметру их резьбы, умноженному на коэффициент 0,8. Соответственно, у низких гаек высота меньше этого показателя, а у высоких – больше. Шестигранные гайки – универсальные крепежные изделия, востребованные повсеместно: в промышленности, строительстве, при выполнении бытовых ремонтных и монтажных работ.

Шестигранная форма – самая популярная, но далеко не единственная для гаек. Производители предлагают такие виды метизов:

• с фланцем;
• корончатые;
• барашковые;
• колпачковые;
• рым-гайки;
• шлицевые;
• нажимные;
• для Т-образных пазов;
• самоконтрящиеся;
• квадратные.

Некоторые виды крепежных изделий, используемые чаще других, мы опишем более подробно.

Корончатые гайки имеют шестигранную форму. В верхней части крепежных изделий выполнены прорези, благодаря чему они отдаленно напоминают корону. Количество прорезей, в зависимости от диаметра метиза – от 6 до 8.

Корончатые гайки предназначены для создания соединений, которые в процессе эксплуатации будут подвергаться вибрационным или другим сильным нагрузкам. Для более качественного закрепления рекомендуется стопорение метиза контргайкой, шайбой или шплинтом.

Барашковая гайка или гайка-барашек – метиз, оснащенный специальными «лепестками» или «ушками». Эти дополнительные элементы предназначены для того, чтобы крепежное изделие можно было открутить или закрутить вручную, не используя инструменты.

Метизы делятся на два типа в зависимости от формы «ушек»:

• американский – лепестки с прямыми углами, гайки изготавливаются методом холодной штамповки;
• немецкий – лепестки округлой формы, гайки изготавливаются методом ковки или литья.

Барашковые гайки могут изготавливаться с опорной площадкой или без нее. Фаска у основания позволяет навинтить гайку на стяжной болт, избежав заклинивания.

Эти метизы представляют собой сочетание стандартной шестигранной гайки и колпачка в форме полусферы. Колпачок делает крепежное изделие малозаметным, придает месту соединения декоративные свойства. Использование колпачковых гаек позволяет снизить уровень травматизма на производстве. Крепежные изделия маскируют торчащие штыри, задев которые можно пораниться.

Нагрузка на соединения, в которых используются гайки данного типа, обычно минимальная. Поэтому нет необходимости в использовании этих метизов совместно с шайбами. Крепежные изделия применяются в паре с болтами, шпильками и винтами.

Благодаря использованию колпачковых гаек место соединения можно защитить от коррозии. Колпачок не позволяет влаге попадать под гайку, благодаря чему продлевается срок службы крепежных изделий.

При помощи шлицевых гаек фиксируются соосные детали. Например, подшипники в автомобильных системах. Метизы выполнены в виде кольца со шлицами (пазами). Благодаря шлицам обеспечивается простота монтажа и демонтажа крепежных изделий. Шлицевые гайки выпускаются с фаской и без нее.

Стопорятся шлицевые гайки при помощи многолапчатых шайб, одна из внешних «лапок» которых заходит в гаечный шлиц. Для затяжки метизов используют цанговые (радиусные) ключи.

Соединив обычную гайку с монтажным кольцом, получили рым-гайку. Кольцо (рым) позволяет не только закручивать метиз, не используя гаечный ключ, но и применяется в качестве петли для навесных креплений.

Рым-гайки используются в паре с любым стержневым резьбовым крепежом, в том числе и с рым-болтами, к которым они идеально подходят по конструкции. Кольцо служит для фиксации такелажных приспособлений и растяжек. Кроме того, метиз может применяться в качестве крепежа при буксировке, а также в сборочных производствах.

Гайки могут эксплуатироваться в самых разных условиях. Материал, из которого сделаны метизы, должен быть приспособлен к условиям их эксплуатации. Только в этом случае можно рассчитывать на длительный срок службы крепежных изделий.

Большая часть гаек изготавливается из углеродистой стали. Это материал заслужил популярность благодаря хорошим механическим характеристикам и эксплуатационным свойствам, а также невысокой цене и простоте обработки. Для производства гаек используют следующие типы сплавов:

• конструкционные углеродистые качественные – марки Ст.10, Ст.20, Ст.35, Ст.45, Ст.10кп, Ст.20кп. Цифра в названии марки обозначает процентное содержание углерода в составе сплава. Степень раскисления сталей – спокойная, кипящая;
• конструкционные углеродистые обыкновенного качества – марки Ст3кп, Ст3сп;
• конструкционные легированные – марки 35Х, 40Х, 38ХА, 30ХГСА, 40ХНМА.

Углеродистые стали уязвимы перед коррозией. Крепеж может быстро заржаветь, если используется в условиях высокой влажности, воздействия агрессивных веществ или перепадов температур. Для эксплуатации в сложных условиях, например, под воздействием химических веществ, лучше использовать метизы из нержавеющей стали. От ржавления под воздействием влаги крепеж хорошо защищает цинковое покрытие. Для его нанесения на гайки используются технологии холодного, горячего, гальванического и термодиффузионного оцинкования.

Из нержавеющих сталей для производства гаек используются преимущественно аустенитные марки А2 и А4 (AISI 304 и AISI 316). Оба сплава нетоксичные и проявляют хорошую стойкость к коррозии. Сталь А2 может иметь слабые магнитные свойства при использовании некоторых методов обработки, сталь А4 совершенно не магнитится. В составе сплавов практически одинаковое количество хрома и никеля, но сталь А4 дополнительно содержит молибден. Этот компонент повышает не только стойкость к коррозии, но также сопротивляемость воздействию кислот, хлора, соленой воды. Нержавеющие гайки из стали А4 можно использовать в судостроении и прибрежном строительстве, они пользуются большим спросом в химической промышленности.

Из цветных металлов для производства гаек чаще всего используется латунь. Это двух- или многокомпонентный сплав, основным элементом которого является медь. В качестве легирующих компонентов могут использоваться цинк, олово, свинец, никель, марганец. Латунные метизы хорошо сопротивляются коррозии, имеют привлекательный внешний вид, поэтому чаще всего используются в тех отраслях, где важна декоративность. Например, в мебельном производстве. Но крепежные изделия из этого материала стоят достаточно дорого.

Гайки из углеродистых сталей выпускаются в нескольких классах прочности. У метизов с нормальной высотой класс прочности обозначается одной цифрой от 4 до 12. Эта цифра обозначает сотую часть предела прочности болта, с которым гайка может использоваться в паре для создания разъемного соединения. При таком сочетании при воздействии повышенных нагрузок стержень болта разрушается раньше, чем резьба, что позволяет легко выявить дефекты.

Низкие шестигранные гайки обычно используются в соединениях, не несущих высокой силовой нагрузки, поэтому изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Класс прочности таких метизов обозначается двузначным числом. Первая цифра – 0 – обозначает, что крепежное изделие не предназначается для несения силовой нагрузки. Второе число означает сотую часть нагрузки, при превышении которой срывается гаечная резьба. Прочностной ряд для низких гаек состоит только из двух классов – 04 и 05.

Выпускаются и особо низкие гайки, высота которых меньше 0,5 d. Эти метизы используются для легких соединений и не подвергаются каким-либо нагрузкам. Для них класс прочности не определяется, а указывается только десятая часть минимальной твердости по шкале Виккерса.

Сейчас используются несколько технологий производства гаек. Это точение, горячая и холодная штамповка. Технологии штамповки подходят для массового выпуска крепежных изделий. Производственный процесс полностью автоматизирован, а потери материала составляют не более 5-7%. Специальное программное обеспечение позволяет максимально быстро выполнять все производственные задачи.

Несмотря на развитие современных технологий, некоторые производители по-прежнему используют метод вытачивания гаек на фрезерных и токарных станках. Эта методика отличается высокой трудоемкостью и низкой производительностью, а расход металла может достигать 40-60% от веса заготовки. Такая технология используется только для производства небольших партий крепежа.

Технология холодной штамповки, предполагающая использование холодновысадочных автоматических станков, является одной из самых прогрессивных и высокопроизводительных на сегодняшний день. Современное оборудование позволяет получать около 300-400 готовых изделий в минуту.

Для производства метизов используются четырех- или пятипозиционные автоматы. В качестве заготовок применяется круглый прокат низкоуглеродистой, углеродистой или легированной стали. Гайки класс прочности 8 и выше подвергаются дополнительной термической обработке путем закалки с отпуском. Пятипозиционный процесс производства считается более эффективным, чем четырёхпозиционный, так как позволяет использовать сталь большей прочности.

Сначала из горячекатаного металла методом волочения или калибровки получают заготовку. Затем из нее за пять переходов формируют изделие с использованием технологии холодной штамповки.

На первом, втором и третьем переходах производится предварительная осадка цилиндрической заготовки и предварительная наметка отверстия. На четвертом переходе осуществляется окончательная осадка втулки и окончательная наметка отверстия. На пятом пробивают отверстие под резьбу. Для нарезания внутренней резьбы используют специальный гайконарезной автомат.

В каталоге компании «Метизофф» представлен широкий ассортимент гаек различной конструкции. У нас вы можете заказать метизы из нержавеющей и углеродистой стали различных классов прочности, а также подобрать подходящие комплекты болтов (винтов, шпилек), гаек и шайб для создания различных типов соединений. Мы реализуем крепеж от отечественных и зарубежных производителей по ценам на 3-10% ниже рыночных. Оптовые покупатели могут воспользоваться скидками, благодаря которым сотрудничество с компанией становится еще выгоднее. На все крепежные элементы предоставляется гарантия, которая действует в течение трех лет.