Крепёж: виды, покрытия и маркировка крепёжных изделий.

Автор статьи:

Крепежные изделия изготавливаются из самых разнообразных материалов. Самое популярное сырье для производства метизов — сталь, так как основная функция крепежного элемента заключается в сохранении прочности и способности выдерживать высокие нагрузки. Различные виды стали лучше всего отвечают таким задачам.

Помимо свойств исходного материала, огромную важность имеет и его технологическая обработка в процессе производства. Технологий обработки метизов много, но самой распространенной остается та, которая предусматривает покрытие поверхности крепежного изделия различными составами.

Выбор крепежа с определенным покрытием имеет высокое значение, так как в строительных, ремонтных и промышленных работах важно то, в каких условиях будет проходить эксплуатация крепежного изделия.

Виды крепежа.

В большинстве случаев соединения делаются резьбовым крепежом. Чаще всего резьбу имеют шпильки, винты, болты и ответные к ним детали – гайки, если они есть и элементы дополнительного крепежа – шайбы. Первая группа (шпильки, винты, болты) – это стержни с наружной резьбой, которая характеризуется шагом и диаметром. Болт в обязательном порядке имеет головку, винт может ее иметь или нет. При этом у винта есть шлиц, а у болта – нет. Все стержни с внешней резьбой могут соединяться либо с гайкой, где тоже есть внутренняя резьба, либо с крепежным отверстием.

Наиболее распространенными крепежными изделиями являются: болты, шайбы, гайки, винты, шпильки.

Винты могут использоваться для:соединения деталей, с внутренней резьбой или без неё. Имеет вид стержня с наружной резьбой на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом. Передающим усилие элементом могут являться различного рода головки, шлицы в торце стержня и тому подобное. Винт предназначен для образования резьбового соединения или фиксации. Кроме соединения деталей, винты наряду с болтами могут выполнять функцию оси вращающихся деталей, служить направляющей для прямолинейного или вращательного движения и прочих целей.

Шуруп — это разновидность винта, отличается тем, что имеет коническое сужение на конце и более редкую резьбу. Шуруп, создающий резьбу при вкручивании, называется самонарезающим винтом — в просторечии «саморезом». Гайка тоже служит для передачи крутящего момента с большим усилием, имеет резьбовое отверстие и обычно соединяется с винтами, болтами или шпильками, имеющими ответную резьбу.

Шайба служит для увеличения площади опорной поверхности (плоская), предотвращения раскручивания под действием вибраций (пружинная) и т.п.

На все эти виды крепежа существуют стандарты, используемые как в нашей стране, так и за рубежом. Условно их все можно разделить на метрические и дюймовые, использующие соответственно шаг в метрической системе или же английской (дюймовой).

Механические свойства

В число важнейших механических свойств крепежных деталей входят их прочностные характеристики. Речь идет, прежде всего, об устойчивости к воздействию нагрузок, работающих на растяжение/разрыв, а также о твердости рабочей поверхности. Требования к этим качествам устанавливают нормы ГОСТа P ИCO 898-1-2011. Численные значения рассматриваемых показателей в зависимости от класса прочности крепежа представлены в таблице.

Класс прочности Граница прочности на растяжение, МПа Твердость, определяемая по методике Роквелла, НRС Твердость, определяемая по методике Роквелла, НRВ Твердость, определяемая по методике Бринелля, НВW Твердость, определяемая по методике Виккерса, НV
@ @@ @ @@ @ @@ @ @@
12.9 1200 44 39 —— —— 414 366 435 385
10.9 1000 39 32 361 304 380 320
9.8* 900 37 28 342 276 360 290
8.8** 800 34 23 318 242 335 255
8.8* 32 22 304 238 320 250
6.8 600 —— —— 99,5 89 238 181 250 190
5.8 500 95,5а 82 209а 152 220а 160
5.6 79 147 155
4.8 400 71 124 130
4.6 67 114 120

В таблице приняты такие обозначения:

  • «*» – диаметр стержня до 16 мм включительно;
  • «**» – диаметр стержня превышает 16 мм;
  • «@» – не больше;
  • «@@» – не меньше;
  • «а» – показатель твердости, измеряемой на торцах резьбовых стержней крепежных элементов, не должен превышать 99,5 НRВ, 238 НВ либо 20НV.

Материалы для изготовления крепежных деталей

Хотя элементы крепежа выполняются не только из металлов, но и пластиков, дерева и других материалов, основной интерес вызывают крепежи, изготовленные из различных типов сталей, цветных металлов и сплавов. В силу высокой стоимости последних, основную массу производимого крепежа делают из различных марок сталей. Выбираемый материал зависит от требований к механическим и физико-химическим характеристикам крепежных изделий и определяется таблицей, которая приведена ниже:

Марка стали крепежапредел прочности σв, МПапредел текучести σт, МПаотносительное удлинение σ5, %ударная вязкость,
aH, Дж/см2
БолтыГайкине менее
12Х18Н10Т12Х18Н9Т, 10Х17Н13М2Т5202004040
20Х137005501560
14Х17Н220Х13, 14Х17Н26501260
10Х11Н23Т3МР 13Х11Н2В2МФ— Х12Н22Т3МР900550830
25Х1МФ25Х2М1Ф 20Х1М1Ф1ТР7501030

Выбор определяется требованиями к коррозионной стойкости, температурной прочности, возможности работы под давлением, в агрессивных средах, наличию или отсутствию определенных магнитных свойств и т.п.

В целом ряде случаев, когда к крепежным элементам предъявляются высокие требования по коррозионной стойкости, массе, прочности, габаритам, высокой жаростойкости, отсутствии искры при ударе и множества других, для их изготовления используют другие металлы и сплавы. Речь идет о латуни, титане, тантале, бериллиевых сплавах, алюминиевых, вольфрамовых и других.

Кадмирование крепежа

Кадмий — это материал покрытия, используемый для повышения коррозионной стойкости крепежа. Он может быть различных оттенков: от ярко-серебристого до желтоватого. Кадмиевое покрытие обладает относительно низким коэффициентом трения и часто применяется в сочетании с хромовым покрытием для усиления его стойких свойств.

Этот тип покрытия обычно достигается с помощью электроосаждения, представляющий собой тип гальванического покрытия, который использует электрический ток для переноса частиц с поверхности покрытия на подложку.

Кадмий считается непригодным для применения при непосредственном контакте с пищевыми продуктами. Его функциональный температурный максимум составляет 232 градуса по Цельсию, но обычно он термически обрабатывается примерно при 190 градусах после нанесения покрытия, чтобы снизить риск разложения водорода.

Защитные покрытия крепежных элементов

Крепежные элементы дополнительно защищаются с помощью создания оксидных пленок (оксидирования), а также покрытиями различного типа. Выбор покрытия определяется техническими требованиями, толщина зависит от размеров крепежа и шага резьбы. В частности, для самых популярных вариантов:

  • При шаге резьбы P < 0.4 мм, толщина покрытия изменяется в диапазоне 3-6 мкм;
  • При шаге резьбы 0.4 < P < 0.8 мм, толщина составляет 6-9 мкм;
  • При шаге резьбы от P > 0.8 мм, толщина покрытия составляет 9-12 мкм.

Все необходимые определения содержатся в ГОСТ 1759.4—87. Покрытия должны соответствовать требованиям, указанным в табл.2:

ОбозначениеПокрытиеРабочая температура, t °C, не боле
00Крепёж без покрытия
01Цинковое покрытие крепежа с хроматированием300
02Кадмиевое покрытие с хроматированием крепежных деталей200
03Многослойное медно-никелевое покрытие крепежа600
04Многослойное медно-никелево-хромовое600
05Оксидное покрытие крепежа200
06Фосфатное с промасливанием покрытие крепежных изделий200
07Оловянное покрытие крепежа150
08Медное покрытие крепежных деталей600
09Цинковое покрытие крепежа (оцинкованный крепёж)200
10Оксидное анодизационное покрытие крепежа с хроматированием200
11Оксидное из кислых растворов покрытие крепёжных изделий200
12Серебряное покрытие крепежа600
13Никелевое покрытие крепёжных изделий900

Виды покрытий — ИнтерКреп

Вид и толщина покрытия метизов указываются в маркировке крепежного изделия. Это последние цифры перед указанием ГОСТа на продукцию.

Пример условного обозначения на обычной гайке: Гайка М12х1,25-6Н.05.40Х.016 ГОСТ 5915-70.

В примере последние цифры «016» — это суммарная информация о виде покрытия и его толщине. Первые две цифры «016«это вид покрытия, которые берутся из таблицы, представленной ниже. Следующая одна или две цифры «016″ — толщина покрытия в микронах. Зная эту информацию, получаем следующее: «016» — цинковое, хроматированное покрытие толщиной 6 мкр. В некоторых случаях цифровую маркировку заменяют буквенной, тогда это покрытие будет выглядеть так: «Ц.хр6»

Виды покрытий (буквенное и цифровое обозначение)

Вид покрытия Цинковое, хроматированное буквенное Ц. хр цифровое
01Вид покрытия Кадмиевое, хроматированное буквенное Кд. хр цифровое 02Вид покрытия Многослойное: медь-никель буквенное М. Н цифровое 03 Вид покрытия Многослойное: медь-никель-хром буквенное М. Н. Х. б цифровое04 Вид покрытия Окисное, пропитанное маслом буквенное Хим. Окс. прм цифровое05 Вид покрытия Фосфатное, пропитанное маслом буквенное Хим. Фос. прм цифровое 06Вид покрытияОловянное — буквенноеО — цифровое07 Вид покрытияМедное — буквенноеМ — цифровое08 Вид покрытияЦинковое — буквенноеЦ — цифровое09 Вид покрытия Цинковое, горячее буквенное Гор. Ц цифровое09 Вид покрытия Окисное, наполненное хроматами буквенное Ан. Окс. Нхр цифровое10 Вид покрытия Окисное, из кислых растворов буквенное Хим. Пас цифровое 11 Вид покрытия Серебряное буквенное Ср цифровое 12 Вид покрытия Никелевое буквенное Н цифровое 13
interkrep.com

Обозначения прочности

ГОСТ 1759.0-87 определяет и маркировку крепежных элементов, которая обозначает класс их прочности. Она в обязательном порядке наносится на следующие элементы:

  • Болты с головкой в форме шестигранника,
  • Винты с диаметром резьбовой части d ≥ 5 мм и внутренним шестигранником,
  • Шпильки большого диаметра (более 12 мм).

Для классов прочности 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8 и 6.9 крепежные детали маркируются по согласованию между производителями крепежа и его потребителями. Маркировочные пометки наносятся изготовителями на головки болта или винта, или торец шпилек. При этом их размеры определяются производителями из технических и дизайнерских соображений. Традиционно маркировка делится на выпуклую и углубленную по способу ее нанесения.

Условные обозначения болтов, шпилек и винтов

Условные обозначения следующих крепёжных изделий:

  • болтов,
  • шпилек,
  • винтов из углеродистых сталей классов прочности 3.6…6.9,
  • гаек из углеродистых сталей классов прочности 4…8 и
  • изделий из цветных сплавов —

содержат следующие атрибуты:

  1. наименование детали,
  2. исполнение,
  3. диаметр резьбы,
  4. длина болта,
  5. мелкий шаг,
  6. поля допуска резьбы,
  7. указания о применении материала,
  8. класс прочности или группа,
  9. вид покрытия и
  10. номер размерного стандарта на крепёж.

Болты, шпильки и винты классов прочности 8.8, 10.9, 12.9, 14.9 и гайки классов прочности 10, 12 и 14, изделия из коррозионно- и жаростойких, жаропрочных и теплоустойчивых сталей, а также детали, материал которых не предусмотрен ГОСТ 1759.0—87, следует обозначать так же, только необходимо указать марку стали или сплава.

В обозначении крепежа не указываются:

  • класс точности резьбы 3,
  • крупный шаг резьбы,
  • исполнение 1,
  • вид покрытия 00 (крепёжные изделия без покрытия).

Пример обозначения крепёжных изделий

Обозначение болта по ГОСТ 7795-70 с диаметром 10 и длиной 60 мм с полем допуска резьбы 6g из стали 38ХА с цинковым покрытием:

  1. с крупным шагом резьбы (исполнение 1): Болт M10×60.6g.38×A.88.09. ГОСТ 7795-70;
  2. с мелким шагом резьбы (исполнение 2): Болт 2M10×60×1.25.6g.38ХА.88.09.ГOCT 7795-70.

↑ В начало

Маркировка крепежа

Ряд элементов крепежа в обязательном порядке должны иметь нанесенные на них характеристики, определяющие механическую прочность, размеры, виды покрытия и другие. Такими элементами являются:

Болты с шестигранной головкой, винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ, шпильки и гайки шестигранные следует маркировать знаком класса прочности (или группы материала)и клеймом (товарным знаком завода-изготовителя, а изделия с левой резьбой дополнительно знаком левой резьбы).

Обязательной маркировке подлежат:

болты с шестигранной головкой классов прочности 4.6, 5.6, 6.6, 8.8,9.8, 10.9, 12.9;

винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ и шпильки классов прочности 8.8, 9.8, 10.9, 12.9;

Первое число характеризует предел прочности на разрыв (умноженное на 100, определяет номинальное временное сопротивление в Н/мм²). Пример, класс прочности 8.8: первое число означает, что предел прочности на разрыв будет не менее 800 Н/мм². Если нагрузка на болт равна или превышает вышеуказанное значение, происходит разрыв крепежного элемента.

Второе число — это умноженное на 10 отношение минимального предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к пределу прочности. У класса прочности 8.8 второе число означает, что у изделия, относящегося к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 8х8х10=640(Н/мм²).

Например, у двух болтов с классами прочности 4.6 и 4.8 минимальный предел прочности будет одинаков – 400 Н/мм², а вот пластическая деформация разная. У первого болта минимальный предел текучести будет 400х0,6=240(Н/мм²), а у второго — 400х0,8= 320(Н/мм²). То есть при достижении нагрузки на болты в 250 (Н/мм) у первого болта, в отличие от второго, начнется необратимая деформация формы и структуры его материала. Иначе говоря, болт начнет «течь».

гайки классов прочности 4, 5, 6, 8, 10, 12.

Гайки изготовленные из углеродистой стали, также подразделяют по прочности на 6 классов: 4, 5, 6, 8, 10, 12. Класс прочности маркируется одним числом — это уменьшенное в 100 раз минимальное значение предела прочности болта, с которым можно использовать гайку, что бы она полностью выдержала нагрузку. Например, гайку с классом прочности 10 можно использовать в паре с болтом, у которого минимальный предел прочности равен 1000 Н/мм², т.е. с болтом класса прочности 10.9.

При этом в обозначениях крепежа не указываются:

  • Исполнение 1;
  • Вид покрытия 00 (т.е. детали, не имеющие покрытия);,
  • Крупный шаг резьбы;
  • Класс точности 3.

Пример расшифровки обозначения элемента крепежа

Обозначение винта по ГОСТ 7795-70 с диаметром 20 и длиной 100 мм с полем допуска резьбы 6g из стали ЗОХР с цинковым покрытием:

  • 1. с крупным шагом резьбы (исполнение 1): Болт M20×100.6g. ЗОХР.88.09. ГОСТ 7795-70;
  • 2. с мелким шагом резьбы (исполнение 2): Болт 2M20×100×1.25.6g.ЗОХР.88.09.ГOCT 7795-70.

Кабанов Е.Б., д.т.н. Дерновой А.Н., начальник лаборатории ООО «НПЦ мостов»

О выборе защитных покрытий для высокопрочных крепёжных изделий

Высокопрочный крепёж (болтокомплекты: болт, гайка и шайбы), применяемый для изготовления металлических строительных конструкций имеет ряд специфических особенностей, вытекающих из условий применения этого крепежа. Основными из них являются повышенные требования к надёжности и способность создавать расчётное предварительное натяжение при монтаже.

По сложившейся практике строительства мостовых сооружений устройство их монтажных соединений выполняется за счёт фрикционных сил, возникающих при обжатии монтажных поверхностей на расчётное усилие высокопрочными болтокомплектами. Расчёт фрикционных соединений ведётся согласно требованиям СНиП 2.05.03 «Мосты и трубы».

Расчётные усилия натяжения болтокомплектов достигаются с помощью контроля момента затяжки болтового соединения, рассчитываемого по значению коэффициента закручивания.

Поставка высокопрочных болтов и гаек на строительные площадки до настоящего времени осуществляется без защитных покрытий. Поэтому единственным способом защиты метизов от коррозии на период до монтажа является консервационная смазка, дальнейшее использование которой при затяжке крепёжных изделий в процессе сборки недопустимо из-за снижения усилия затяжки у смазанных болтов и растекания смазки по поверхности монтажных соединений, что приведёт к потере адгезии штатного лакокрасочного покрытия. В соответствии с СТП 006-97 для удаления консервационной смазки и загрязнений крепёжные изделия подвергаются перед монтажом мойке в горячих щелочных растворах с последующей смазкой в 10-20 % растворе масла в бензине. Срок хранения подготовленных таким образом болтокомплектов не превышает 10 суток. Отмеченные вспомогательные технологические операции затратны и трудоёмки для их выполнения в условиях строительной площадки, в особенности в зимнее время.

Для исключения указанных операций по предмонтажной подготовке крепёжных изделий целесообразно на заводском этапе изготовления метизов нанести на них защитные покрытия, к которым предъявляются следующие требования: ● покрытие должно сохранять защитную способность по крайней мере на период до их монтажа, включая транспортировку и хранение; ● толщина покрытия должна обеспечивать свободное навинчивание гайки на болт без предварительного обнижения резьбы, чтобы сохранить прочность резьбового соединения; ● покрытие должно обеспечить нормативное значение коэффициента закручивания в диапазоне Кзакр. = 0,11- 0,20; ● технология нанесения покрытия на крепёжные изделия не должна вызывать наводораживание стальной подложки крепежа, способствующее последующему непредсказуемому её охрупчиванию и разрушению.

Отдельно следует остановиться на защитных покрытиях для длительной противокоррозионной защиты крепёжных изделий, к которым можно предъявить следующие требования: ● покрытие должно сохранять защитную способность на длительный срок эксплуатации при воздействии различных агрессивных сред; ● обеспечить нормативное значение коэффициента закручивания в диапазоне Кзакр. = 0,11- 0,20; ● технология нанесения покрытия, не должна требовать обнижения резьбы; ● технология нанесения покрытия на крепёжные изделия не должна вызывать наводораживание стальной подложки крепежа, способствующего последующему непредсказуемому её охрупчиванию и разрушению.

Практика применения защитных покрытий для крепёжных изделий показала, что наилучшим средством для их противокоррозионной защиты является цинкование. Однако при применении данного вида покрытия из технологического процесса оцинковки следует исключить операцию по подготовке стальной поверхности путём кислотного травления, т.к. оно способствует процессу наводораживания стали. По этой причине гальваническое покрытие не может быть применено для защиты высокопрочных крепёжных изделий. Горячее цинковое покрытие может быть применено с условием применения технологии, исключающей риск наводораживания.

Следует также отметить, что применению высокопрочного крепежа, оцинкованного горячим методом, препятствует значительная толщина покрытия, не позволяющая наносить его на болтокомплекты с допусками резьбового соединения 6g/6H. В связи с этим при применении крепёжных изделий с горячецинковым покрытием приходится ослаблять допуск на наружный диаметр резьбы. Во вступающих в действие с июля 2015 г. ГОСТ 32484.1÷32484.6-2013 «Болтокомплекты высокопрочные для предварительного натяжения конструкционные» предусмотрено поле допуска резьбы гаек 6az для применения их в болтокомплектах с горячим цинковым покрытием. При этом резьба на гайке нарезается, когда на заготовку уже нанесено горячецинковое покрытие. Только при таких условиях применение горячего цинкового покрытия оправдано для длительной противокоррозионной защиты высокопрочных крепёжных изделий.

Горячему цинковому покрытию конкурентом может только быть термодиффузионное цинковое (ТДЦ) покрытие соответствующей толщины. Следует, однако, заметить, что для крепёжных изделий с горячецинковым покрытием и ТДЦ покрытием характерны неприемлемо завышенные значения коэффициента закручивания, в результате чего при затяжке в болтах не достигается нормативный уровень усилия натяжения. Указанную проблему решает применение антифрикционных покрытий, известных как «дуплекс-системы».

При этом подчеркнём, что, в отличие от мостостроения, в строительстве, машиностроении и судостроении широко применяется высокопрочный крепёж с горячецинковым покрытием в пределах прав и ответственности, определяемых проектной документацией и законом.

Из имеющихся видов цинкования для противокоррозионной защиты высокопрочных болтокомплектов наиболее целесообразно применение термодиффузионного цинкования 2 или 3 классов и цинкнаполненных лакокрасочных покрытий ламельного типа (рис. 1). Оба метода предполагают применение при подготовке поверхности метизов под покрытие лёгкого абразивно-струйного бластинга для удаления продуктов коррозии и окисной плёнки, возникшей в процессе их изготовления, что исключает необходимость его кислотного травления.

а)б)
Рис. 1. Высокопрочные болты с разными покрытиями: а) болт с ТДЦ покрытием; б) болт с ламельным покрытием

Существующее уже более 100 лет ТДЦ покрытие традиционно выполняется по следующей технологии: цинкуемые детали помещаются в реторту с порошковой смесью, состоящей из порошкового цинка, глинозёма и активатора (хлористого аммония или активированного угля). Путём радиационного нагрева реторта прогревается до температуры плавления цинка (420 oС), и за счёт температурной диффузии атомы цинка из твёрдой и паровой фазы внедряются в кристаллическую решётку железа. В свою очередь активные атомы железа движутся в сторону цинка. В результате этого процесса образуется интерметаллидное покрытие Zn-Fe, состоящее из нескольких слоёв-фаз. Первый, собственно диффузионный α-слой толщиной 10-12 мкм, представляет собой твёрдый раствор цинка в железе, содержащий до 4,5 % Zn. За счёт него последующие слои прочно закрепляются на стальной основе. Следующий Г-слой как раз и обеспечивает диффузию цинка и железа во встречных направлениях. Г-слой толщиной 4-5 мкм содержит до 28 % железа и очень хрупкий. Поверх этих слоёв образуется также интерметаллидный δ-слой, имеющий столбчатую структуру и содержащий кроме цинка от 11.5 до 7 % железа. Именно он за счёт большего содержания цинка начинает выполнять протекторные (защитные) свойства для стали. Поскольку это интерметаллид, он имеет высокую микротвёрдость (до 4800 МПа) по сравнению с чистым цинком, имеющим микротвёрдость не более 900 Мпа. Толщина δ-слоя составляет 30-40 мкм. Затем при более длительном нагреве (более 3 ч) образуется ζ-слой, представляющий почти чистое цинковое покрытие, имеющее микротвёрдость, сопоставимую с цинком, и обеспечивающее наиболее высокие защитные свойства. Толщина ζ-слоя в зависимости от выдержки в печи может достигать 40 и более мкм. Таким образом, хорошую защитную способность ТДЦ покрытие на крепеже может иметь при общей толщине не менее 30-40 мкм. Указанная толщина покрытия ТДЦ вписывается в величину общего межрезьбового зазора между резьбовыми поверхностями болта и гайки с допуском 6g/6H, который для наиболее распространённого типоразмера мостовых высокопрочных метизов М22 составляет 113 мкм, что не мешает свинчиваемости указанного резьбового соединения при условии достаточной пластичности цинкового покрытия.

Рис.2. Установка для нанесения ТДЦ покрытия: а) загрузка реторты, вмещающей 1,2 т крепёжных изделий, в печь; б) охлаждение реторты после выполнения цинкования.

Среди достоинств метода ТДЦ следует назвать следующие: ● детали цинкуются в герметически закрытых ретортах, поэтому процесс диффузионного цинкования экологически безопасен и не требует создания очистных сооружений; ● получаемое покрытие не имеет пор и за счёт диффузионного слоя в виде твёрдого раствора цинка в железе имеет прочную адгезионную связь со стальной подложкой; ● защитная способность покрытия в 2-4 раза выше, чем у гальванических и несколько выше, чем у горячецинковых покрытий; ● диффузионный цинк покрывает детали равномерным слоем без наплывов, точно повторяя профиль цинкуемой поверхности, включая глухие отверстия, элементы сложной конфигурации, щели, полости, резьбу и т.п.; ● отходы производства не требуют захоронения.

В то же время традиционный способ ТДЦ с использованием радиационного нагрева имеет следующие недостатки: ● невозможность получения качественного покрытия при толщинах покрытия менее 30 мкм из-за высокого содержания в верхних слоях интерметаллида цинка с железом, что вызывает высокую микротвёрдость покрытия, а, значит, и высокое значение коэффициента закручивания; ● относительно небольшая производительность метода ТДЦ, лимитируемая объёмами реторт для цинкования и длительностью прогрева реторты с порошковыми смесями и цинкуемыми деталями; ● значительный расход электроэнергии и цинкового порошка, выгорание цинка при радиационном нагреве; ● необходимость наличия массивного металлоёмкого теплоизолированного корпуса печи. Исходя из указанных недостатков, более рационально для цинкования высокопрочных крепёжных изделий применить новый способ ТДЦ – с индукционным нагревом, который позволяет: ● получить по всей площади цинкуемой поверхности равномерное гомогенизированное защитное покрытие требуемой толщины с высокой коррозийной стойкостью, как содержащее до 98 % цинка; ● сократить время цинкования с 2,5 ч до 5-20 минут, т.е. в 12-48 раз быстрее; ● сократить в 2 раза расход цинкового порошка для покрытия поверхности металлоизделий за счёт уменьшения степени выгорания цинка; ● сократить в 4 раза расход электроэнергии за счёт уменьшения длительности производственного цикла цинкования; ● сохранить при цинковании резьбовых соединений геометрию, профиль и диаметр резьбы; ● восстанавливать цинковое покрытие в случае его повреждения путём проведения повторного цинкования; ● существенно сократить капитальные вложения на создание промышленной установки, использующей предлагаемый способ ТДЦ, по сравнению с установкой, выполненной по традиционному способу.

В настоящее время имеется опытно-промышленная установка для оцинковки деталей методом ТДЦ с индукционным нагревом, имеющая рабочую камеру диаметром 300 мм и длину 4 м. Производительность такой установки до 30 кг метизов в час.

Альтернативой вышеперечисленным методам защиты крепёжных изделий может служить цинк-алюминиевое ламельное покрытие типа Dacromet или Delta. Это фактически лакокрасочные покрытия, наполненные чешуйчатыми частицами цинка и алюминия толщиной не более 10-15 мкм, имеющие прекрасные декоративные свойства (серебристый цвет) и долговечность не менее двух лет – на весь период транспортировки и хранения метизов до выполнения монтажных операций. Технология нанесения ламельного покрытия исключает вероятность наводораживания, т.к. при его применении нет контакта с кислотами. Суспензия основы покрытия наносится на изделия в три слоя методом их окунания в центрифуги, наполненные суспензией, и последующей сушки в течение 5-10 минут в проходных печах при температуре 200 и 300 оС. Диффузии цинка в стальную подложку при этом не возникает.

Как показали наши исследования, покрытия и ТДЦ, и Dacromet для обеспечения по условиям сборки монтажных поверхностей мостовых конструкций требуемого значения коэффициента закручивания (в диапазоне Кзакр. = 0,11 – 0,15) предполагают применение специальных смазок на полимерной основе. В этом случае возникает проблема совместимости этих смазок со штатными лакокрасочными покрытиями для мостовых конструкций. Поставщики лакокрасочных материалов (ЛКМ) в этом случае не дают гарантии по стойкости штатных покрытий в узлах болтовых соединений.

Перспективным было бы формирование на высокопрочных болтах покрытия, обеспечивающего одновременно необходимый коэффициент закручивания (0,11 – 0,15), антикоррозионную защиту и совместимость с покровными ЛКМ. Универсальное покрытие решало бы сразу несколько проблем по разным направлениям: исключение предмонтажной подготовки крепёжных изделий, обеспечение необходимой долговечности противокоррозионной защиты, обеспечение требуемых усилий обжатия крепёжных изделий, что вызвало бы обоюдный интерес и у изготовителей высокопрочных метизов и в мостостроительных организациях. В качестве такого универсального покрытия видится ламельное цинкнаполненное покрытие со смазками на полимерной основе.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: