Материалы и покрытия крепежных изделий

В соответствии с ГОСТ 1759-70 на технические требования углеродистую сталь обыкновенного качества применяют в основ­ном для неответственных или мало ответственных крепежных резь­бовых деталей без термообработки. Сталь углеродистую качественную широко применяют для ответ­ственных крепежных резьбовых деталей, так как это вызывается необ­ходимостью общей или местной термической обработки крепежных деталей. Легированные стали применяют для особо ответственных крепежных резьбовых деталей, в частности для скрепления быстро враща­ющихся частей и тяжело нагруженных ответственных соединений.

Для повышения прочности крепежные резьбовые детали подвер­гают соответствующей термообработке или механическому упрочнению.

Применение высокопрочных крепежных резьбовых деталей поз­воляет существенно снизить вес соответствующей части машины, на­пример, вес автомобильного двигателя. Повышение прочности и значительное снижение веса резьбовых соединений достигаются при изготовлении крепежных резьбовых дета­лей из титановых сплавов. По сравнению со стальными вес их снижается примерно в два раза. Поэтому в самолетостроении и в других областях, где снижение веса имеет решающее значение, применение титановых сплавов имеет широкие перспективы

В технически обоснованных случаях крепежные резьбовые детали изготовляют также из сплавов цветных металлов.

Обыкновенные шайбы и гаечные замки (кроме пружинных) для облегчения их изготовления обычно выполняют из низкоуглеродис­тых сталей марок СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, 0, 8, 10, 15, 20 и 25. Пружинные замки изготовляют из пружинной стали марок 65, 70, 75, 65Г и др.

При необходимости снизить вес или обеспечить электро- и теплоизоляцию, коррозионную стойкость, надежность стопорения гаек и винтов, а также герметичность соединения, резьбовые детали час­тично или полностью изготовляют из пластмасс: полиамидов, тексто­лита, синтетической резины и др. Как было уже указано, для стопо­рения гаек и винтов применяют нейлоновые или текстолитовые стопорные кольца, нейлоновые или резиновые стопорные шайбы, обес­печивающие также герметичность соединения, и стопорные нейлоновые пробки. Для надежности стопорения в некоторых случаях гайки цели­ком изготовляют из нейлона. Пластмассовые накладки направляющих и подобных деталей обычно закрепляют винтами, изготовленными из того же материала, что и закрепляемые ими детали.

Механические свойства , виды и условные обозначения покрытий крепежных изделий представлены в таблицах 3.1 , 3.2, 3.3 и 3.4 .

Вид покрытия для определенного материала выбирают по ГОСТ 14623-69. Технические требования к покрытиям, толщины покрытий и размеры резьб под покры­тия устанавливаются по соглашению между потребителем и изготовителем.

Допускается применять другие виды покрытий.

Рекомендуемые условные обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек.

Болты, винты и шпильки из углеродистых сталей классов прочности 3.6-6.9, гайки из углеродистых сталей классов прочности 4-8 и изделий из цветных сплавов сле­дует обозначать по схеме 1. При обозначении изделия, изготовленного из автоматной стали, после числа, обозначающего класс прочности, указывается буква А.

Болты, винты и шпильки классов прочности 8.8, 10.9, 12.9, 14.9 и гайки классов прочности 10, 12, 14, изделия из коррозионно-стойких, жаростойких, жаропрочных и теплоустойчивых сталей, а также изделия, материал или покры­тие которых не предусмотрены ГОСТ 1759-70, следует обозначать по схеме 2.

Поле допуска 8Н,крупный шаг резьбы, исполнение 1, вид покрытия 00 (без покрытия) в обозначении не указываются.

Толщина многослойного покрытия в обозначении указывается общей, суммарной для всех компонентов; например: покрытие М3Н3Х1 обозначается 047.

Для изготовления изделий классов прочности 4.8; 5.8 6.8 допускается применение автоматных сталей.

*1 Класс точности обозначен двумя числами. Первое число, умноженное на 100, определяет величину минимального сопротивления в Н/мм ² ; второе число , умноженное на 10 , определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению в % ; произведение чисел умноженное на 10 определяет величину предела текучести в Н/мм ² ( для класса прочности 3,6 значения приблизительные ). *² Для болтов, винтов и шпилек с диаметром резьбы до 12 мм включительно. *³ Для болтов, винтов и шпилек с диаметром резьбы до 16 мм включительно.

Таблица 3.1. Механические свойства болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей
Класс проч- ности *¹	Временное сопротивление Н/мм²	Предел текучести Н/мм², не менее	Относительное удлине- ние δ5 , %	Ударная вязкость, Н∙м/см²	Твердость по   Бринеллю НВ	Напряжение от пробной нагрузки σn ,Н /мм²	Марка стали
	наим	наиб. (справ)		не менее	наим	наиб. (справ.)
3.6					Не Регламент.				Ст3,
4.6									10кп
4.8		справ.	Не регламент.
5.6									10,10кп
5.8		справ.	Не регламент.		30,35
6.6									10*², 10кп*, 20,20кп Ст3,
6.8		справ.	Не регламентируется		35,45, 40Г
6.9		справ.		20,20кп
8.8									35*³, 35Х, 38ХА 45Г
10.9									40Г2, 40Х , 30ХГСА 16ХСН
12.9									35ХГСА
14.9							Не реглам..		40ХНМА

Таблица 3.2.Механические свойства болтов, винтов и шпилек из цветных сплавов

Класс прочности *	Напряжение от испытательной нагрузки σ F , Н/мм², не менее	Твердость	Марка стали
НВ	НRC
не более
				Ст3кп3, Ст3сп3 10, 10кп, 20 15, 15кп, 35, Ст5 20, 20кп, 35 , 45
				35Х, 38ХА 40Х, 30ХГСА,
				35ХГСА,40ХНМА
* класс прочности обозначен числом, которое при умножении на 100 дает величину напряжения от испытательной нагрузки в Н/мм ². ГОСТ 1759-70 предусматривает также марки коррозионно-стойких , жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей .

Таблица 3.3.Механические свойства болтов, винтов и шпилек из цветных сплавов

Условное обозначение группы	Временное сопротивление* Н/мм²	Предел текучести, Н/мм²	Относительное удлинение δ5 , %	Твердость по Бринеллю НВ	Марка материала или сплава *
Не менее
				Не регламент.	АМг5
		Не регламентируется			Латунь ЛС59-1 , латунь Л63
	Латунь ЛС59-1, латунь Л63 антимагнитные
		Не регламентируется	Бронза БрАМц9-2
	Бронза БрАМц9-2 антимагнитная
				Д1Т ,Д16Т
* Относятся также к гайкам.

Таблица 3.4.Виды и условные обозначения покрытий болтов, винтов, шпилек и гаек

Обозначение	Виды покрытий	Обозначение	Виды покрытий
	Без покрытия Цинковое с хроматированием Кадмиевое с хроматированием Никелевое многослойное – медь – никель Многослойное – медь – никель – хром Окисное		Фосфатное с промасливанием   Оловянное Медное Цинковое Окисное анодизационное с хроматированием Пассивное Серебряное

Схема 1 Схема 2

Болт 2М12 х 1,25.6q х 60.58.С.029 Болт 2М12 х 1,25.6q х 60.88.35Х.Тu6

ГОСТ … ГОСТ …

Болт	Наименование детали	болт
	Исполнение
М12	Диаметр резьбы	М12
1,25	Мелкий шаг резьбы	1,25
6q	Поле допуска резьбы	6q
	Длина болта
	Класс прочности или группа
С	Указание о применении спокойной (С) или автоматной (А) стали	-
-	Марка стали или сплава	35x
	Обозначение вида покрытия	Тu
	Толщина покрытия
ГОСТ …	Номер размерного стандарта	ГОСТ …

ГОСТ 18123-72 устанавливает технические требования к изготовлению, материалам и покрытию шайб, таб.3.5. Стандарт распространяется на круглые шайбы (ГОСТ 11371-78, 6958-78, 10450-78, 9649-80), косые (ГОСТ 10906-78), и стопорные (ГОСТ 11872-73, 13463-77, 13466-77).

Таблица 3.5. Материалы для шайб и их обозначения, обозначения покрытий

Материалы	Покрытия
Вид	Условное обозначе-ние вида	Марка	ГОСТ	Условное обозначение марки (группы)	Наименование	Код
Углеро- дистые стали		08, 08кп, 10, 10кп	1050-74		Без покрытия Цинковое с хромированием Камдиевое с хромированием Многослойное: медь-никель-хром Окисное Фосфатное с промасливанием Цинковое
Ст3, Ст3кп	380-71
	1050-74
Легиро ванные стали		40Х, ЗОХГСА	4543-71
Корро зийно-стойкие стали		12Х18Н9Т 12Х18Н10Т	5632-72		Без покрытия Медное Окисно-фосфатное
20Х13
Латуни		Л63 ЛС59-1	15527-70		Без покрытия Никелевое многослойное: никель-хром Оловянное Окисно-фосфатное Серебряное
Л63 анти- магнитная
Бронза	БрАМц9-2	18175-72		Без покрытия Никелевое Окисно-фосфатное Серебряное
Медь	М3	859-66
Алюминиевые сплавы	АМг5	4784-74		Без покрытия Окисное анодизационное с хроматированием
Д1, Д16
АД1

Для шайб рекомендуется две схемы обозначения. Схема 3, в которой указывается группа материала по табл. 3.5 и условное обозначение покрытия по табл.3.4; и схема 4 , в которой указывается марка материала и условное обозначение покрытия по ГОСТ 9.073-77.

Схема 3 Схема 4

Шайба 2.16.01.079 Шайба 2.16.Х18Н9Т.Ти9

ГОСТ 11371-78 ГОСТ 11371-78

Шайба	Наименование детали	Шайба
	Исполнение
	Диаметр стержня
	Условное обозначение группы материала	-
-	Марка стали или сплава	Х18Н9Т
	Условное обозначение покрытия	Ти
	Толщина покрытия
11371-78	Номер стандарта на размеры	11371-78

Элементы резьбовых соединений изготовляются с различными степенями точности. Причем для метрической резьбы допуски устанавливаются на средний и наружный диаметры болта и на средний и внутренний диаметры гайки. Кроме того регламентируется длина свинчивания болта и гайки. Допуски метрических резьб по ГОСТ 16093—70 распространяются на метрические резьбы с диаметрами 1—600 мм с профилем и основными размерами по ГОСТ 9150—59.

Стандарт устанавливает предельные отклонения резьб в посадках скользящих и с зазорами.Поля допусков болтов и гаек указаны в табл.3.6.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к точности резьбового соединения, поля допусков болтов и гаек установлены в трех классах точности: точном, среднем и грубом. В рекомендации ИСО Р965 имеются следующие указания о выборе классов точности:

1) класс «точный» — для прецизионных резьб, когда необходимо минималь­ное колебание характера посадки; класс «средний» — для общего применения;

2) класс «грубый» — для случаев, когда могут возникнуть производственные затруднения, например, для резьбы на горячекатаных прутках или в длинных глухих отверстиях.

Таблица 3.6. Классы точности и поля допусков резьб

Классы точности	Поля допусков резьб
Болтов.	гаек
Точный	4h	4H; 5H
Средний	6h; 6g*; 6e; 6d; 7h; 7g	5H; 6H; 6H *; 6G
Грубый	8h; 8g*	7H*; 7G
* Поля допусков предпочтительного применения.

В обоснованных случаях разрешено применять поля допусков, которые образованы сочетанием полей допусков разных классов точности на средний диаметр и диаметр выступов (наружный диаметр болтов или внутренний диаметр гаек). Например: для болтов-4h; 6h; 8h; 6h; 8g; 6g; для гаек-5Н;7H; 6H. Обозначение поля допуска резьбы следует за обозначением размера резьбы.

Примеры обозначения полей допусков (см. схемы 1 и 2):

резьбы с крупным шагом-болта М12 -6g; гайки М12- 6H;

резьбы с мелким шагом — болта М12 х1 — 6g; гайки М12 х1— 6Н;

болта с обязательным закруглением впадины — М12 — 6g — R.

Посадки резьбовых деталей обозначают дробью, в числителе которой ука­зывают обозначение поля допуска гайки, а в знаменателе — обозначение поля допуска болта. Например: М12 — 6H/6g; М12 х 1 — 6H/6g.

Длины свинчивания подразделяют на три группы:

1) S (малые),

2) N (нормальные)

3) L (большие) в соответствии с указанными в табл.3.7.

Допуск резьбы , если нет особых оговорок, относится к наибольшей нормаль­ной длине свинчивания или ко всей длине резьбы, если она меньше наиболь­шей нормальной длины свинчивания. Длина свинчивания, к которой относится допуск резьбы, при необходи­мости должна быть оговорена в технических требованиях или указана в обо­значении резьбы в следующих случаях:

а) если она относится к группе L;

б) если она относится к группе S, но меньше, чем вся длина резьбы.

Таблица 3.7. Группы длин свинчивания и их размеры, мм (выдержка из ГОСТа)

Шаг Р	Номинальный диаметр резьбы d	Длина свинчивания
S	N	L
0,75	Св .2,8 до 5,6 >>5,6 >>11,2 >>11,2>>22,4 >>22,4>>45,0	До 2,2 >>2,4 >>2,8 >>3,1	Св. 2,2 до 6,7 >>2,4>>7,1 >>2,8>>8,3 >>3,1>>9,5	Св.6,7 >>7,1 >>8,3 >>9,5
0,8	Св.2,8 до 5,6	До 2,5	Св.2,5 до 7,5	Св. 7,5
	Св.5,6 до 11,2 >>11,2>>22,4 >>22,4>>45,0 >>45,0>>90,0	До 3,0 >>3,8 >>4,0 >>4,3	Св. 3,0 до 9,0 >>3,8>>11,0 >>4,0>>12,0 >>4,8>>14,0	Св. 9,0 >>11,0 >>12,0 >>14,0
1,25	Св. 5,6 до 11,2 >>11,2>>22,4	До 4,0 >>4,5	Св. 4,0 до 12,0 >>4,5>>13,0	Св.12,0 >>13,0
1,5	Св. 5,6 до 11,2 >>11,2>>22,4 >>22,4>>45,0 >>45,0>>90,0 >>90,0>>180,0	До 5,0 >>5,6 >>6,3 >>7,5 >>8,3	Св. 5,0 до 45,0 >>5,6>>16,0 >>6,3>>19,0 >>7,5>>22,0 >>8,3>>25,0	Св.15,0 >>16,0 >>19,0 >>22,0 >>25,0
1,75	Св.11,2 до 22,4	До 6,0	Св. 6,0 до 18,0	Св. 18,0
	Св11,2 до 22,4 >>22,4>>45,0 >>45,0>>90,0 >>90,0>>180,0 >>180,0>>355,0	До 8,0 >>8,5 >>9,5 >>12,0 >>13,0	Св.8,0 до 24,0 >>8,5>>25,0 >>9,5>>28,0 >>12,0>>36,0 >>13,0>>38,0	Св.24,0 >25,0 >>28,0 >>36,0 >>38,0

В отличие от метрической резьбы, для трапецеидальной резьбы по ГОСТ 9562-81 * устанавливает допуски на наружный, внутренний и средний диаметры резьбы (табл. 3.8).

Таблица 3.8. Основные отклонения диаметров резьбы и степени точности

Диаметр резьбы	Основные отклонения	Степени точности
Винтов	Наружный d Средний d2 Внутренний d1	h h,e,с h	4,6 7,8,9 7,8,9
Гаек	Наружный D1 Средний D2 Внутренний D	Н H H	- 7,8,9
Примечания: 1. 6-ю степень точности наружного диаметра винтов следует применять только для резьб, изготовляемых накатыванием. 2. Степень точности внутреннего диаметра винта должна соответствовать степени точности его среднего диаметра.

Установлены две группы длин свинчивания N(нормальная) и L (большая). Допуск резьбы, если нет особых оговорок, относится к наибольшей нормальной длине свинчивания или ко всей длине резьбы, если она меньше наибольшей нормальной длины свинчивания.

Длина свинчивания, относящаяся к группе L, при необходимости должна быть оговорена в технических требованиях или указана в обозначении резьбы.

Обозначение трапецеидальных резьб аналогично метрическим, только вместо М пишется Тr. Например, однозаходная наружная трапецеидальная резьба диаметром 42 мм и шагом 6 мм, классом точности 7 h и с длинной свинчивания 85 мм. Запишется : Тr 42х6-7h-85.Двухзаходная левая трапецеидальная резьба диаметром 42 мм , с шагом 3 мм и ходом 6 мм ,обозначается : Тr 42х6(Р3)L-7h.

Допуски на размеры упорной резьбы устанавливаются по ГОСТ 10177-62. Там же устанавливается максимальная длина свинчивания [1].

Обозначаются упорные резьбы буквой «S» аналогично метрическим и трапецеидальным резьбам. Например, двухзаходная упорная резьба диаметром 80 мм с ходом 20мм,шагом 10 мм ,степенью точности 8 h и длиной свинчивания 120 мм, запишется: S 80х20(Р10)-8h-120.

Правила изображения резьбы на чертежах устанавливает ГОСТ 2.311-68.

Наружные резьбы (стандартного и нестандартного профилей) на чертежах изображают основными (сплошными толстыми) линиями по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими линиями по внутреннему диаметру резьбы.

В проекции на плоскость , перпендикулярную оси резьбы , наружный диаметр изображают основной линией, а внутренний диаметр резьбы – сплошной тонкой линией, дугой окружности длиной приблизительно ¾ диаметра. Эта дуга не должна начинаться и заканчиваться на осевых линиях.

Если необходимо показать половину резьбовой детали, то дугу окружности по внутреннему диаметру резьбы проводят от осевой линии на длину приблизительно ¾ полудиаметра. Тонкую линию при изображении резьбы наносят от основной линии на расстояние не менее 0,8 мм и не более шага резьбы.

Резьбу отверстий (внутреннюю) показывают сплошными толстыми линиями по внутреннему диаметру и сплошными тонкими по наружному диаметру. На плоскости, перпендикулярной оси резьбы, наружный диаметр показывают сплошной тонкой линией дугой окружности. Правила нанесения дуги аналогичны наружной резьбе.

При изображении невидимой резьбы применяют штриховые линии одинаковой толщины по наружному и внутреннему диаметрам. Видимую границу резьбы на стержне и отверстии с резьбой наносят сплошной толстой линией в конце полного профиля резьбы. Границу всегда проводят до линии наружного диаметра резьбы. Невидимую границу резьбы изображают штриховой линией.

Линии штриховки в разрезах и сечениях доводят до сплошной толстой линии, то есть до линии наружного диаметра наружной резьбы и до линии внутреннего диаметра внутренней резьбы.

Для захода и выхода резьбонарезного инструмента у наружных и внутренних резьб предусматривают фаски и проточки, размеры которых определяются в зависимости от шага резьбы. Где нет необходимости строго ограничивать окончание резьбы, там предусматривают сбеги и недорезы резьбы. Для наружной метрической резьбы размеры фасок, сбегов, недорезов и проточек устанавливаются по ГОСТ 10549-80 см. приложение табл. П 1. Имеются нормы и для других резьб [1].