Металлический крепеж широко применяется в производственной сфере и в быту. Метизы (сокр. от "металлические изделия") – неотъемлемый атрибут ремонтно-строительных операций и разработок в области машиностроения.
На современном строительном рынке представлен широкий ассортимент крепежных изделий. Они могут выполнять совершенно разные функции – начиная от фиксации обычной доски и заканчивая монтажом сложнейших высоконагруженных конструкций.
Для изготовления металлического крепежа чаще всего применяются сталь и ее сплавы, поэтому при соблюдении основных правил эксплуатации он характеризуется прочностью и долговечностью.
Ниже рассмотрены основные виды метизов, области их применения и способы защиты от преждевременного износа.
Классификация металлического крепежа
Основная классификация металлического крепежа опирается на его форму и назначение. Наиболее популярны следующие изделия.
Болты
Стержни с наружной резьбой, четырехгранными или шестигранными головками. Образуют соединения с помощью гаек или иных резьбовых отверстий. Внешне болты схожи с другими крепежными изделиями – винтами. Они одинаково активно используются в машиностроении и строительстве.
Основное отличие этих деталей – в методе работы. Болты проходят сквозь соединяемые поверхности полностью, а затем фиксируются гайками и гаечным ключом.
Винты
Имеют надрез на головке и вкручиваются в детали с резьбой отверткой или торцевым ключом. В отличие от болтов, которые при соединении двух деталей не прокручиваются внутрь, винты, используемые в подвижных соединениях, вращаются именно так.
Гайки
Изделия с резьбовым отверстием, служащие для соединения деталей с использованием болтов. По форме гайки бывают шестигранными, квадратными, круглыми, T-образными и др. Так же, как и болты, эти детали отличаются по классу прочности.
Саморезы
Изделия, представляющие собой заостренные стержни с резьбой и головкой. Саморезы могут иметь частую или крупную резьбу. Благодаря наконечнику в форме сверла они способны самостоятельно проделывать отверстия в деталях.
Шурупы
Крепежные изделие в форме стержней с наружной резьбой, острием конической формы на одной стороне и головкой на другой. Шурупы имеют менее острый наконечник, чем саморезы, поэтому вворачиваются в уже готовые отверстия или достаточно мягкие материалы (пластмассу, дерево).
В отличие от саморезов, шурупы имеет меньшую высоту и шаг резьбы, что снижает универсальность этих изделий. Наиболее широкое применение они нашли в строительных и отделочных работах.
Анкеры
Крепежные изделия, закрепляемые в несущем основании и удерживающие какие-либо конструкции. Нераспорная часть анкера не участвует в закреплении, рабочей является распорная область, изменяющая свои размеры при образовании соединения. Анкер может иметь манжету – кайму, которая не позволяет ему проваливаться в отверстие основания или закрепляемого изделия. Анкеры достаточно широко применяются для разных целей – начиная от соединения листовых материалов, заканчивая креплением тяжеловесных конструкций и фундамента.
Заклепки
Подразделяются на вытяжные и резьбовые. Вытяжные заклепки состоят из алюминиевого тела и стержня из оцинкованной стали. Такие изделия используются для неразъемного соединения поверхностей и требуют применения механизированного инструмента (чтобы доступ на стороне замыкающей головки был закрыт или ограничен). Заклепки с внутренней винтовой резьбой позволяют создавать разборные конструкции. Они часто используются для соединения металлов и других высокопрочных материалов в машиностроении и электронике.
Шпильки
Изделия в форме цилиндрических стержней с резьбой, нанесенной по всей длине либо только на концах. Шпильки не имеют головок и используется для соединения материалов без резьбы. Они способны фиксировать самые различные, в том числе высоконагруженные, детали.
В зависимости от наличия резьбы выделяют метрические и неметрические крепежные изделия. К метрическим относятся винты, болты, шурупы, саморезы гайки, шпильки. В неметрическую группу входят анкеры, вытяжные заклепки, гвозди и пр.
По сферам применения крепеж можно разделить на следующие группы:
- Резьбовые элементы повышенной прочности
- Изделия массового применения
- Изделия для безударной фиксации и одностороннего монтажа
- Элементы для герметизации конструкций
- Фиксаторы для крепления полимерных композитных материалов и пр.
Данная классификация существенно упрощает процесс сортировки, однако является условной, так некоторые элементы могут относиться к нескольким группам одновременно.
Преимущества и недостатки стального крепежа
В машиностроении, приборостроении, мебельном производстве, строительстве и других отраслях чаще всего используются крепежные элементы из стали и ее сплавов. Они одинаково эффективно соединяют детали из дерева, металла, пластика, бетона и прочих материалов.
Стальной крепеж отличается высокой прочностью, низкой усталостью металла, отличной электропроводностью и доступной ценой. При высоких нагрузках крепежные детали из стали не изменяют свою форму, как пластиковые, и не ломаются, как чугунные.
Обычная углеродистая сталь обладает низкой устойчивостью к коррозии, поэтому для изготовления крепежа используют легированную (с добавлением хрома, никеля, кремния, молибдена и др. элементов).
Высоким антикоррозионными свойствами отличается сталь с примесью хрома (> 10,5%) и небольшим количеством углерода (< 1,2 %).
К нержавеющим относятся аустенитные стали, содержащие хром и никель. Они могут подвергаться сварке, холодной обработке давлением, горячей обработке. Широкий набор достоинств делает их наиболее популярным для изготовления крепежных элементов. В классификаторах эта группа сталей обозначается буквой "А".
Мартенситные стали ("С") упрочняются закалкой с последующим отпуском, в результате чего приобретают бОльшую твердость, чем аустенитные. Их коррозионная устойчивость при этом ниже.
Ферритные стали ("F") намного мягче мартенситных из-за небольшого содержания углерода. Однако они обладают магнитными свойствами.
Защитные покрытия для крепежа
Крепеж из углеродистой стали и чугуна часто обрабатывают специальными защитными покрытиями. Это позволяет не только повысить его прочность, но и защитить изделия от коррозии и предотвратить преждевременный износ.
В качестве защитных покрытий для метизов могут выступать:
- Некоторые металлы (цинк, медь, алюминий, никель и др.)
- Неорганические вещества (оксиды, фосфаты)
- Антифрикционные твердосмазочные покрытия
Металлы наносятся путем напыления, окунания, гальванизации, плакирования, термодиффузии. Неорганические вещества также требуют определенного оборудования и цикла операций (оксидирования, фосфатирования).
По соотношению эффективности и простоты нанесения оптимальным способом защиты металлического крепежа от агрессивных вешних воздействий является нанесение антифрикционных твердосмазочных покрытий.
Некоторые из них уже завоевали доверие производителей крепежа и активно применяются в приборо- и автомобилестроении, авиационно-космической и нефтегазовой отраслях. Речь о покрытиях MODENGY – уникальной разработке российской компании "Моденжи". Ряд ее материалов основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) – MODENGY 1010, MODENGY 1011 и
Перечисленные покрытия имеют отличные антикоррозионные свойства, поэтому надежно защищают стальной и чугунный крепеж от разрушения. Благодаря хорошей адгезии и высокой несущей способности они выдерживают существенные нагрузки, широкий диапазон рабочих температур позволяет им не разрушаться на морозе и при нагреве.
На фото ниже результаты нанесения покрытия MODENGY 1014 на крепеж морских нефтяных платформ.
Покрытия для крепежа MODENGY наносятся стандартными методами окрашивания на предварительно очищенные и обезжиренные детали (для этих целей производитель рекомендует применять
Для стабилизации коэффициента закручивания резьбовых соединений, контактирующих с пластиковыми и резиновыми деталями, используется совместимое с ними покрытие
Как выбрать качественный крепеж?
Стальные метизы сегодня являются атрибутами любых механических и электронных устройств, производственных, жилых и общественных зданий. Крепеж, обработанный специальными противоизносными и антикоррозионными составами, прекрасно зарекомендовал себя в агрессивных средах с высоким уровнем влажности.
От грамотного подбора крепежа зависит срок его эксплуатации, поэтому к метизам предъявляется ряд требований:
- Крепеж должен быть в разы прочнее того материала, с которым он взаимодействует
- Крепеж должен быть герметичным на любых, даже безопасных объектах
- Крепежные изделия должны быть выполнены из качественных материалов – только так обеспечивается максимальная надежность и безопасность конструкции
- Тип и диаметр изделий должен подбираться в зависимости от силы и характера предполагаемого воздействия (поперечного или продольного, статического или динамического)