Стандарты на крепежные изделия: типы, марки и области применения

Крепежные элементы, являющиеся основными компонентами, скрепляющими наш инженерный мир, выпускаются в огромном разнообразии стандартизированных типов, марок и материалов. Понимание этих классификаций имеет решающее значение для выбора правильного крепежного элемента с учетом прочности, безопасности, коррозионной стойкости и экономической эффективности. Вот обзор основных категорий:

1. Резьбовые крепежные элементы (БолтыВинты, шпильки)

1. Болты/винты с шестигранной головкой (ISO 4014/4017, ASME B18.2.1, DIN 931/933):

Классы прочности: Метрическая система (ISO 898-1): 4.6, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Имперская система (SAE J429 / ASTM A307, A325, A490): Класс 2, 5, 8, A325 (конструкционный), A490 (конструкционный высокопрочный).

Основные характеристики: Внешний шестигранный привод, используется с гайками или резьбовыми отверстиями. Полная или частичная резьба.

Области применения: общая сборка (машины, рамы), соединения стальных конструкций (здания, мосты). A325/A490), автомобильные шасси, высоконагруженные области применения (8.8+/класс 5+). Шестигранная головка обеспечивает высокий крутящий момент.

2. Винты с шестигранной головкой (SHCS) (ISO 4762, ASME B18.3, DIN 912)

Марки/классы: Метрическая система: преимущественно 12,9, также 8,8, 10,9. Имперская система: легированная сталь (высокопрочная).

                   

Основные характеристики: Внутренний шестигранный (Аллен) привод. Цилиндрическая головка с плоской опорной поверхностью. Высокое соотношение прочности к размеру.

Области применения: станки, прецизионное оборудование, аэрокосмическая промышленность, области применения, требующие высокого усилия зажима в ограниченных пространствах, узлы, требующие плоской или низкопрофильной головки. Часто используется там, где необходимы высокая прочность и аккуратный внешний вид.

3. Винты с шестигранной головкой (ISO 7380, ASME B18.3, DIN 7380):

Оценки/классы: Аналогично SHCS (8,8, 10,9, 12,9).

Основные характеристики: внутренний шестигранный привод, низкопрофильная выпуклая («кнопочная») головка.

Области применения: Приложения, требующие очень низкопрофильной, закругленной головки (приспособления, шаблоны, потребительские товары, такие как электроника, мебель), где эстетика или зазор имеют решающее значение.

4. Установочные винты (ISO 4026-4036, ASME B18.3, DIN 916/913):

Классы/марки: Метрическая система: 8.8, 10.9, 12.9, 45H (закаленный). Имперская система: Закаленный.

Основные характеристики: Безголовая конструкция, различные типы наконечников (чашеобразный, плоский, конусный, зубчатый). Внутренний привод (шестигранный, Torx, шлицевой).

Применение: Крепление компонентов на валах (шестерни, шкивы, втулки), предотвращение относительного вращения или осевого перемещения. Часто используется с просверленным фиксатором (плоская точка) или непосредственно на валу (чашеобразная точка).

5. Машинные винты (ISO 1580, ASME B18.6.3, DIN 84/85):

Классы прочности: Меньшая прочность, чем у шестигранных болтов/болтов с шестигранной головкой. Метрическая система: 4.8, 5.8. Имперская система: Различные (часто сопоставимы с классом прочности 2).

Основные характеристики: Меньший диаметр, более мелкая резьба, чем у болтов. Головки: полукруглые, с плоской головкой, с круглой головкой, с поперечной головкой. Завинчиваются отверткой (шлицевой, крестообразной, Pozidriv, Torx) или шестигранным ключом.

Области применения: крепление панелей, крышек, светильников, электрических компонентов, бытовой техники, соединение тонких материалов с резьбовыми отверстиями или гайками. Широко используется в электронике и осветительных приборах.

6. Саморезы (ISO 1478/1481, DIN 7504/7981):

Типы: нарезные (пластик, мягкие металлы), нарезные (металл, дерево), самосверлящие (с наконечником для сверления - саморезы Tek).

Основные характеристики: Создает собственную резьбу в материале подложки. Различные варианты головок/приводов.

Области применения: крепление листового металла, пластика, дерева, композитных панелей (строительство, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, автомобильная отделка, корпуса для электроники). Самосверлящиеся профили исключают необходимость предварительного сверления в стали.

7. Ниппели (ISO 4016, ASME B16.5/B16.47, DIN 975/976):

Классы/марки: Соответствуют требованиям к ответным болтам/гайкам (A193 B7, распространенный для фланцев).

Основные характеристики: Резьба с обоих концов или по всей длине. Без головки.

Области применения: фланцевые соединения (трубопроводы, сосуды под давлением), компоненты, требующие частой разборки (головки цилиндров), крепежные детали, где использование сквозного болта невозможно.

1. Крепежные элементы без резьбы

1. Значки:

Штифты (ISO 2338/8734, ASME B18.8.2, DIN 7): Прецизионные цилиндрические или конические штифты. Используются для выравнивания и передачи сдвиговой нагрузки в узлах (редукторах, приспособлениях).

Шплинты и вилки (ISO 2340/1234, ASME B18.8.1, DIN 11024/94): используются с вилками для тяг (управляющих тяг, гидравлики). Шплинты фиксируют корончатые гайки или штифты вилок.

Штифты/пружинные штифты (ISO 8752, DIN 1481): Упругая деформация обеспечивает радиальное давление. Используются для фиксации вала/ступицы, передачи сдвига, в качестве шарнирных штифтов.

2. Стопорные кольца / стопорные кольца (ISO 8750-8753, DIN 471/472, ASME B18.27):

Типы: наружный (канавка вала), внутренний (канавка отверстия). Осевая фиксация.

Области применения: крепление подшипников, шестерен, шкивов на валах или в корпусах. Недорогое и компактное осевое крепление.

 

3. Заклёпки:

Цельные заклепки (ASME B18.1.1, DIN 660/124): Постоянные, устанавливаются методом осадки (забивки молотком/выбивания). Высокая прочность/надежность.

Заклёпки-заглушки (вытяжные заклёпки) (ISO 15977-15984, DIN 7337): устанавливаются с одной стороны. Трубчатый корпус с оправкой.

Области применения: Твердые: аэрокосмические конструкции (критические соединения), котлы. Глухие: листовые металлические конструкции (электроника, бытовая техника, воздуховоды, транспортные средства), области применения, где доступна только одна сторона.

III: Орехи

1.  Шестигранные гайки (ISO 4032/4034, ASME B18.2.2, DIN 934):

Классы/марки: Должны соответствовать классу болта (например, гайка 8 для болта 8.8 - ISO 898-2, ASME/SAE J995 Grade 2H, 5, 8).

Применение: Общее использование с шестигранными болтами/винтами. Полная высота (ISO 4032) или уменьшенная высота (ISO 4034).

2. Контргайки:

Контргайки с нейлоновой вставкой (ISO 7040/7042, DIN 985/982): обеспечивают максимальный крутящий момент благодаря нейлоновой вставке. Вибростойкость.

Цельнометаллические контргайки (ISO 7043, DIN 980/6927): деформированная резьба или верхние/нижние элементы (фланец, насечки). Более высокая термостойкость, чем у нейлоновых.

Области применения: Важные соединения, подверженные вибрации (двигатели, механизмы, транспорт).

3. Фланцевые гайки (ISO 4161, DIN 6923):

Основные характеристики: Встроенный фланец в виде шайбы распределяет нагрузку, зубцы часто препятствуют ослаблению.

Области применения: Автомобильная промышленность, узлы из листового металла, где требуется распределение нагрузки или виброизоляция без использования отдельной шайбы.

1. Шайбы

1. Плоская шайбаs (ISO 7089/7090, ASME B18.22.1, DIN 125):

Типы: Стандартный, Широкий, Сверхширокий.

Области применения: распределение нагрузки под головкой болта/гайкой, защита поверхности, компенсация за слишком большие отверстия.

2. Пружинные шайбы (ISO 10683, DIN 127/128):

Типы: винтовая пружина (наиболее распространенный тип), пружина Бельвиля (дисковая пружина).

Применение: Обеспечение осевого пружинного усилия для поддержания натяжения и предотвращения ослабления (хотя эффективность по сравнению с другими методами фиксации является предметом дискуссий). Пружинные шайбы выдерживают высокие нагрузки/деформации.

3. Стопорные шайбы:

Стопорные шайбы с зубцами (внутренние/наружные зубцы) (ISO 7091, DIN 6797): зубцы врезаются в головку и поверхность гайки/болта.

Применение: Предотвращение вращения/ослабления под воздействием вибрации (менее надежны, чем контргайки, для ответственных соединений).

Основные органы по стандартизации и критерии выбора

ISO: Международные стандарты (широко приняты во всем мире).

ASME/SAE/ASTM: В основном североамериканские стандарты.

DIN: немецкие стандарты (по-прежнему широко используются в Европе и во всем мире).

JIS: Японские стандарты.

                         

Факторы отбора:

1. Нагрузка: растяжение, сдвиг, усталость, вибрация? (Указывает на материал/марку).
2. Условия окружающей среды: коррозия (нержавеющая сталь - A2/A4, сталь с покрытием, легированные стали), температура (легированная сталь, никелевые сплавы), химические вещества?
3. Сборка/разборка: Постоянная (заклепки, клей)? Частый доступ? Доступ к инструменту (тип привода)?
4. Соединяемые материалы: металл, пластик, дерево, композит? (Это влияет на тип резьбы и усилие зажима).
5. Ограничения по пространству: высота потолка, достаточное пространство для инструментов?
6. Стоимость и доступность: стандартные и специализированные варианты.

Понимание стандартов, марок крепежных изделий и их предназначения имеет основополагающее значение для безопасного, надежного и эффективного проектирования и сборки в самых разных отраслях промышленности. Для ответственных применений всегда следует обращаться к конкретному стандарту и соответствующим инженерным рекомендациям.