От токарных станков до робототехники: как материал трапецеидальной гайки определяет её применение

Основные материалы и их свойства

При производстве гаек применяются различные материалы, в зависимости от направления использования крепежа.

1. Углеродистая сталь

Этот вид стали представляет собой сплав железа и углерода. Крепежные изделия из нее широко используются во многих отраслях народного хозяйства и для бытовых нужд. Характерными особенностями сплава являются:

• высокая износоустойчивость;
• прочность;
• отличная обрабатываемость;
• возможность применения в магнитных и электромагнитных системах;
• способность взаимодействия с другими компонентами для создания новых сплавов.

Трапецеидальные гайки из углеродистой (легированной) стали отличаются небольшими размерами, высокой грузоподъемностью и компактностью. Однако КПД их применения не превышает 40% из-за большого трения и вибрации. Гайки из углеродистой стали могут подвергаться коррозии, что снижает срок годности при воздействии высоких температур, кислот и щелочей.

2. Нержавеющая сталь

Сплав из стали, включающий хром, никель, железо, ряд других элементов, делающих затрудненным контакт молекул железа и воды, образует нержавейку, обладающую высокой экологичностью и многими полезными свойствами, повышающими качество гаек:

• устойчивостью к окислению и коррозийным процессам;
• долговечностью и повышенной прочностью;
• возможностью различных видов обработки, включая сварку.

Нержавеющая сталь не изменяет свойств при колебаниях температуры. Обладает высокой плотностью и низкой теплопроводностью. Гайки из нержавейки устойчивы к ударным нагрузкам, но могут деформироваться из-за высокой пластичности.

3. Латунь

Латунь - сплав меди и цинка с добавлением олова, никеля, алюминия, железа. Добавки повышают пластичность и прочность изделий, устойчивость к износу. Кроме того, латунные гайки:

• выдерживают перепады температур от –200°С до +950°С, сохраняя механические свойства;
• не обладают магнитными свойствами;
• характеризуются привлекательностью, придающей готовым изделиям эстетичность и красоту за счет золотистого или красноватого оттенка;
• имеют высокую устойчивость к коррозии и воздействию агрессивных соединений и реактивов.

Латунь обладает высокой электро- и теплопроводностью. Латунные гайки из-за хорошей пластичности латуни могут деформироваться (тянуться), что снижает точность работы пары винт-гайка. При травмировании верхнего покрытия крепежное изделие может подвергаться ржавлению.

4. Бронза

Для этого материала характерна износоустойчивость, стойкость к воздействию трения и высоких нагрузок. Кроме того,

• демонстрирует стойкость к коррозии;
• обладает высокой электро- и хорошей теплопроводностью.

Но гайки из бронзы при значительных показателях напряжения и трения подвержены быстрому износу, могут разрушаться.

5. Пластик/композиты

Помимо традиционных материалов для изготовления гаек могут применяться современные композитные полимеры и пластики, созданные на основе продуктов нефтепереработки. Пластики имеют множество преимуществ:

• обладают прочностью, термостойкостью;
• просты в механической обработке;
• устойчивы к воздействию кислот и масел;
• дают значительную экономию финансов.

К недостаткам пластиковых гаек можно отнести неустойчивость к воздействию УФ-лучей, наличие в составе экологически небезопасных компонентов.

В композиты включаются различные полимеры, вкрапления металла, стекловолокна, асбеста и другие компоненты. Они придают изделиям повышенную прочность, а также:

• имеют небольшой вес;
• отличаются минимальной реакцией на изменение температуры;
• низкая теплопроводность обеспечивает высокую теплоизоляцию.

Композиты демонстрируют устойчивость в агрессивных средах, но проявляют ее по-разному, в зависимости от состава материала. К минусам также можно отнести хрупкость некоторых компонентов, что снижает прочность гаек.

Факторы выбора материала

Выбор материала гайки зависит от множества факторов:

• условий эксплуатации;
• прочности;
• расчета нагрузки на крепеж;
• устойчивости к коррозии.

Немаловажна стоимость изделий, непосредственно влияющая на бюджет.

Примеры применения в отраслях

Трапецеидальные гайки широко используются в различных отраслях промышленности.

В тяжелом машиностроении используются гайки из углеродистой легированной стали марок: 40Х Селект, 38ХА, 30ХГСА, 35ХГСА, 38ХГНМ - цифра показывает содержание углерода в десятых и сотых долях. То есть, в 40Х - 0,4% углерода, в стали 45 (наши винты) - 0,45% углерода. Буква без цифры называет легирующий элемент, который присутствует в количестве около 1% (до 1,5): Х - хром, Г- марганец, С - кремний, Н- никель, М - молибден, А - категория стали (авиационная).

В робототехнике и электронной промышленности применяются гайки из латуни, меди, бронзы.

В авиастроении используют гайки из алюминия, титана, композита.

Для пищепрома удобно применение гаек из нержавеющей стали.

Заключение

Трапецеидальные гайки применяются в оборудовании, где важно отсутствие мертвого хода, обеспечение эффекта самоторможения, жесткость, высокая ремонтопригодность. Особенности таких элементов крепежа и оригинальный угол резьбы позволяют выдерживать значительные деформационные и ударные нагрузки.