Гайки

Гайка – это крепежное резьбовое изделие с отверстием, предназначенное для работы в паре с болтом, шпилькой и винтом. Характеризуется следующими основными параметрами:

• диаметром и шагом резьбы;
• классом точности;
• высотой;
• формой и размером «под ключ»;
• классом прочности;
• наличием или отсутствием элементов стопорения;
• покрытием.

Хотя бывают и эксклюзивные (оригинальные) гайки, подавляющее большинство их выпускается по оставшимся в наследство от советских времен ГОСТам, ОСТам, ТУ или немецкому DIN, действующему во всей Еврозоне.

Диаметр и шаг резьбы

Это – основные параметры гайки. Они определяют ее совместимость с сопрягаемой деталью. В крепежных изделиях используется, как правило, метрическая резьба, профиль которой имеет треугольную форму с углом при вершине 60°. Диаметр резьбы обозначают буквой d, шаг резьбы – Р. Гайки с одинаковым диаметром могут иметь разные шаги. Самый крупный из них считается основным.

Согласно ГОСТ 8724-2002 диаметры метрических резьб колеблются от 0,25 до 600 мм, шаги – от 0,075 до 8 мм. Принято различать крепежные изделия с диметром от 1,6 до 48 мм и свыше 48 мм.

В условное обозначение гайки с метрической резьбой входит буква М и две цифры через знак «х» (который может и отсутствовать). Первая обозначает диаметр резьбы (d), вторая – шаг (P). Если вторая цифра отсутствует, значит, гайка имеет крупный шаг. Например, обозначение «Гайка М8х1», означает, что перед нами изделие с метрической резьбой, диаметром 8 мм и шагом 1 мм. Если изделие промаркировано «Гайка М8», это говорит о том, оно имеет крупный шаг (1,5 мм).

Резьбы могут быть правыми и левыми. В последнем случае в обозначение добавляются буквы «LH». Например, M8x0,75 – LH.

Класс (степень) точности

Определяет величину зазора, который имеется между гайкой и болтом, регламентируется ГОСТ 16093-81. Степень точности резьбовых деталей определяется двумя составляющими.

• Допуском на диаметр, обозначаемым цифрами 4, 5, 6, 7 и 8. Чем больше цифра, тем меньше допуск и выше точность.
• Положением полей допусков, которое обозначается буквами Е, F, G и H.

В маркировке гайки значение положение поля допуска следует за обозначением допуска на диаметр. Например, М12-6Н – говорит о том, что это изделие диаметром 12 мм с крупным шагом и классом точности 6Н.

Класс прочности

Прочность гайки (в основном, ее резьбы) зависит не только от материала, из которого она изготовлена, но и от технологии производства, в частности, термообработки (обычно закалка или нормализация). На несущую способность резьбового соединения влияет также высота гайки (количество работающих витков резьбы) и шаг (высота профиля резьбы).

Прочностные параметры гаек определяются ГОСТ Р 52628-2006. Согласно ему для изделий, имеющих нормальную или увеличенную высоту (≥0,8d) и крупный шаг имеется семь классов прочности (4, 5, 6, 8, 9, 10, 12). Для гаек с мелкой резьбой – пять классов (5, 6, 8, 10, 12). Для гаек с высотой 0,5d…0,8d. – 2 класса (04, 05).

Цифры, обозначающие класс, это минимальное значение предела прочности сопряженного с гайкой болта, разделенное на 100. Т.е. гайка, имеющая класс прочности 10, может надежно работать в паре с болтом, предел прочности которого составляет 1000 Н/мм².

ГОСТ Р 52628-2006 не выдвигает требований к использованию конкретных марок стали, он ограничивается лишь указанием об их механических свойствах и содержании некоторых (Mn, C, P, S) элементов.

Наиболее употребительные марки стали для гаек определенного класса прочности:

• кл. 4 – Ст3кп, Ст3сп;
• кл. 5 – 10, 10кп, 20;
• кл. 6 – Ст5, 15кп, 15, 35;
• кл. 8 – 20кп, 20, 35, 45;
• кл. 9 – 35Х, 40х, 39ХА;
• кл. 10 – 40Х, 14Х17Н2, 16ХСН, 40ХГСА, 09Г2С;
• кл. 12 – ЗОХГСА, 12Х18Н10Т, 20Х13, 40ХН2МА, ЗОХГСА.

Класс прочности маркируется на гайке соответствующей ему цифрой или кодовым символом (риской), нанесенным в определенном месте по системе циферблата.

Высота

Наравне с прочностью определяет несущую способность резьбового соединения. Смятие резьбы, происходящее в результате превышения допустимой нагрузки или слишком частых операций заворачивания-отворачивания – самые распространенные причины выходы резьбового соединения из строя.

Нормальной считается высота, равная 0,8d. Чем она меньше, тем меньше витков резьбы, тем более высокая нагрузка приходится на один виток. Однако низкие гайки имеют и свои преимущества, главное из которых – компактность. Их выпуск регламентируется специальными ГОСТами – 5916-70, 10607-94 и пр.

Форма гайки

Она определяет способы заворачивания, вид инструмента, иногда метод стопорения.

В подавляющем большинстве гайки имеют шестигранную форму – под рожковый или накидной ключ. Размер «под ключ» у гаек одного диаметра может быть стандартным и уменьшенным. Изготовление шестигранных гаек регламентируется большим количеством ГОСТов – 10607-94, 10605-94, 10608-72, 5915-70, 15522-70, 2524-70, 2528-73 и пр.

Круглые гайки имеют отверстия или шлицы с торца или боковых сторон – под специальные ключи и/или элементы стопорения. Выпускаются по ГОСТ 10657-80 (со шлицами на торце), ГОСТ 11871-88 (со шлицами на цилиндрической поверхности), ГОСТ 6393-73 (с отверстиями на торце) и др.

Квадратная форма используется реже. Для заворачивания используются обычные рожковые ключи. Регламентируются квадратные гайки стандартами DIN – 557, 562 и пр.

Барашковые гайки (ГОСТ 3032-76) имеют специальные ушки для заворачивание руками.

Колпачковые гайки (ГОСТ 11860-85) закрыты с одной стороны сферической поверхностью. Обычно это делается по дизайнерским соображениям.

Элементы для стопорения

Самопроизвольное отворачивание гаек – одна из главных проблем резьбовых соединений. Есть много способов борьбы с ним – использование контргаек, нанесение на резьбу полимера, применение специальных шайб и шпилек. Последние требуют иногда наличия на гайке специальных элементов. Например, шлицов на цилиндрической поверхности круглых гаек (ГОСТ 11871-88 и др.), в которые загибают усики стопорных шайб. Или прорезей на торцевой поверхности – т. н. корончатые гайки (ГОСТ 5918-73, 5919-73, 5932-73, 5933-73). Через них проходят стопорные шпильки, продетые в отверстие болта или оси.

Покрытие

Для предохранения гаек от коррозии и/или придания им декоративных свойств на них наносят покрытие, которое может быть:

• металлическим (цинковым, никелевым, медным, кадмиевым и пр.);
• неорганическим (окисным, фосфатным и др.);
• лакокрасочным.

Из металлических покрытий чаще всего используется цинковое, которое эффективно для легких и средних условий эксплуатации.

Для повышения стойкости оцинкованных гаек их подвергают хроматированию (пассивированию). Т.е. погружают в раствор хромовых кислот для образования защитной пленки из хрома и цинка, которой не страшны даже механические повреждения. После такой обработки изделие приобретает желтый или зеленовато-желтый с радужным оттенком цвет.

Из неметаллических покрытий чаще всего применяется оксидирование – формирование на поверхности детали окисной пленки. В зависимости от технологии обработки гайка приобретает цвет, меняющийся от темно-серого до блестяще-черного.

Из лакокрасочных технологий покрытия наиболее часто используется порошковая покраска.

Каждый вид покрытия имеет условное цифровое или буквенное обозначение. Некоторые из них:

• цинковое – 09;
• цинковое хроматированное – 01;
• никелевое – 13;
• окисное (кислые растворы) – 11;
• окисное (пропитка маслом) – 05.