Первые упоминания о резьбовых соединениях относятся к временам Древнего Рима, однако активное применение они нашли только в девятнадцатом веке, когда французские инженеры изобрели винтовую резьбу.

Практически сразу инженеры столкнулись с проблемой: одного интенсивного обжатия резьбы не хватает для надежного крепления конструкции. Воздействия посторонних факторов, как перепады температуры или вибрации могут ослабить соединения, что в некоторых случаях может привести к очень серьезным последствиям.

На протяжении столетий ученые искали способ надежно закрепить резьбовое соединение. Сначала использовались всевозможные подмотки из натуральных материалов, но они не могли выдержать большого давления, перепада температур и контакта с техническими жидкостями. Итогом экспериментов стало изобретение анаэробного герметика, более известный нам как фиксатор резьбы.

Фиксатор резьбы - особый класс адгезивов, который полимеризуется при температуре от 15 до 25 °С в узких металлических зазорах (в порах, резьбовых, фланцевых и цилиндрических соединениях) с образованием прочного слоя выдерживающего до 3000 psi нагрузки.

Обращаем Ваше внимание, что фиксаторы резьбы используются только в соединениях металл-металл!

В иных случаях состав может не застыть в неплотных резьбовых соединениях. В редких случаях возможно негативное действие на поверхность. Не используйте с ПВХ пластиком.

Фиксатор производится в специальной тонкостенной кислородопроницаемой полиэтиленовой таре, поэтому способен долгое время храниться без изменений своих свойств даже после вскрытия упаковки.

В ассортименте бренда ABRO существуют два вида фиксаторов резьбы.

Фиксатор для соединения резьбовых деталей, не требующих частой разборки.

Подходит для крепёжных деталей диаметром до 25 мм.

Герметизирует соединение и придаёт вибростойкость, быстро заполняя пространство между витками резьбы, обеспечивает деталям прочную и плотную связь, предотвращая ослабление из-за ударов и вибраций.

Уплотняют нити резьбы, предотвращая ржавление и коррозию.

После отверждения фиксатор не токсичен.

Температурный диапазон использования от -59°С до 149°С,

Прочность при сдвиге 3000 psi.

Сегодня мы расскажем, где применяются эти фиксаторы резьбы, как их наносить и в чем разница между удаляемым и неудаляемым фиксаторами.

Фиксатора резьбы синий (удаляемый)

Синий (удаляемый) фиксатор резьбы, может применяться в огромном спектре различной деятельности для защиты от вибрационной нагрузки, а так же где необходимо заменить пружинящие разрезные шайбы (гровер-шайбы).

Создает прочное эластичное соединение, не теряющее своих свойств со временем.

Может удаляться.

Герметизирует соединение и придает вибростойкость.

Устойчив к большинству химических веществ.

Подходит для крепежных деталей диаметром до 20 мм.

Легко удаляется с помощью ручных инструментов.

Высыхает за 20–30 минут на большинстве металлических поверхностей.

Полное затвердевание происходит за 24 часа.

Температурный режим: −59°С…+149°С

Прочность при сдвиге: 1600 psi (112 кг/см2)

Примеры использования:

Крепление элементов кузова подверженных вибрации.

Некоторые детали автомобиля подвержены сильно вибрации. Их можно надежно закрепить с помощью синего фиксатора резьбы.

Откручиваем и очищаем болт от грязи или смазки. Наносим немного фиксатора на резьбу.

Закручиваем болт на свое место и забываем о проблеме.

Ремонт ноутбуков и мобильных телефонов.

Ответственные элементы вычислительной техники собирается на заводах на синий анаэробный герметик. Мы рекомендуем использоватьФиксатор резьбы синий (удаляемый) при работах связанных с разборкой ноутбуков, смартфонов и другой электроники.

Сборка фитингов пневмосистем.

Анаэробные герметики применяются для герметизации фитингов пневматических систем, находящихся под большим давлением. Например, пневмо-подвеска автомобиля.

Экстремальные виды спорта

Фиксатор резьбы применяется при подготовке оборудования для занятия экстремальными видами спорта.

В частности, на слаломных сноубордах, где скорости достигают 100 км\час.

От надежности фиксации райдера к доске, в сноуборде зависит не только скоростные характеристики, а также управляемость, потеря которой может привести к серьезным падениям.

Во избежание плачевных последствий, обработаем фиксатором резьбы все болты, соединяющие базу крепления ботинка и сноуборд.

Фиксатор резьбы красный (неудаляемый)

Красный неудаляемый анаэробный герметик, рассчитанный на более агрессивное использование в механизмах, где требуется очень надежная фиксация:

Фиксация болтов ГБЦ

Сборка главных пар и редукторов.

Ответственный элемент трансмиссии, который принимает на себя крутящий момент двигателя. Требует надежной фиксации и 100% защиты от раскручивания.

Крепления роликов и шкивов двигателя.

Эти элементы постоянно испытывают высокую нагрузку и большие перепады температур. При ненадежном креплении могут выйти из строя и вызвать необратимые разрушения двигателя.

Фиксация болтов разборных дисков

Для надежной герметизации соединения составных кованных дисков.

Замена болтов крепления колеса на шпильку на автомобилях Лада.

Для проведения операции замены заводского болтового соединения крепления колеса на более современный и удобный вариант со шпилькой.

(фото Drive2.ru https://www.drive2.ru/l/456906181164663095/)

На этом все, здоровья вам и вашей машине!

Спасибо, что любите ABRO!

Что такое болт, гайка и шайба, знают практически все. (Исключения составляют неандертальцы или младенцы!)

Специально для неандертальцев, младенцев и просто тех, кто хочет вспомнить заумные слова.

Болт - крепёжная резьбовая деталь в виде цилиндрического стержня с головкой, часть которого снабжена резьбой, предназначенной для навинчивания гайки

Условное графическое изображение болта. На рисунке представлен болт в исполнении 1 по ГОСТ 7805-70 и ГОСТ 7798-70:

Фото болта с гайкой в профиль:

Гайка - вид крепёжного изделия с отверстием, в котором нарезана резьба

Обычно, гайки изготавливаются шестигранной формы под гаечный ключ, но могут быть и квадратными, круглыми с насечкой, с выступами под пальцы («барашки») или другой формы. Основное назначение гаек, вместе с болтом - соединение деталей.

Шайба (от нем. Scheibe) - деталь, подкладываемая под гайку или головку болта (винта) с целью создания большей опорной площади, уменьшения повреждений поверхности детали, а также предотвращения самоотвинчивания крепёжной детали

Шайбы бывают: круглые, косые, корончатые, пружинные (гровер), стопорные, быстросъёмные, уплотнительные, концевые, сферические и т. д.

Сейчас, больше всего, интересуют шайбы предотвращающие самоотвинчивание.

Пружинная шайба (гровер (нем. Grower), шайба Гровера) - металлическая деталь машин и механизмов, в виде разрезанного кольца. Одна из самых распространённых деталей для предотвращения самоотвинчивания резьбовых соединений. Подкладывается между гайкой и крепёжной поверхностью.

Ну, вот и познакомились с «главными героями», или кто-то, как я, например, просто вспомнил умные слова

В принципе, всех выше перечисленных изделий должно хватать для предотвращения самоотвинчивания и надежной фиксации изделия. Многим хватает, а многим катастрофически мало.

Был у моего дяди, «двигатель на колесиках», так вот от него постоянно отваливались болты и гайки. (От двигателя, а не от дяди)

И как он только не затягивал их, и что он только не придумывал (за исключением сварки), ничего не помогало. Вибрация делала свое «черное» дело, развинчивая даже самые сильно затянутые соединения, собранные с любыми видами шайб (гровер, коронная шайба, шайба с насечками и тд.).

Тогда мне было не интересно, почему все так происходит, а сейчас, в связи с профессиональной деятельностью, стало интересно. И вот что я узнал.

Резьбовое соединение - разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы)

Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разьёма) необходимо произвести действия в обратном порядке.

Практически в любом, новом, резьбовом соединении есть люфт. Попробуйте сами и все поймете. Гайка не сидит плотно на болте! Исключения составляют гайки с пластиковым кольцом, или какие то аналогичные способы фиксации.

Так вот, именно из-за этого люфта и происходит отвинчивание болта/гайки. Гроверы и другие аналогичные шайбы могут помочь не всегда. Да и хранить в гараже или на складе целую кучу гроверов не всегда удобно. Одних только размеров может быть великое множество, а универсальных нет! Точнее есть, но этот материал из другого разряда.

Разрешите представить:

Анаэробный фиксатор - это однокомпонентный материал, который отверждается при комнатной температуре при условии отсутствия контакта с кислородом

Жидкий компонент отверждения остается неактивным до тех пор, пока он находится в контакте с атмосферным кислородом.

Если фиксатор лишен доступа атмосферного кислорода, например, при соединении деталей, происходит быстрое отверждение - особенно при одновременном контакте с металлом.

Это отверждение может быть представлено следующим образом: при прекращении поступления атмосферного кислорода формируются свободные радикалы под действием ионов металла (Cu, Fe), эти свободные радикалы способствуют началу процесса полимеризации:

Полимеризация фиксатора при анаэробной реакции: при постоянном воздействии кислорода фиксатор остается в жидком состоянии (1)

При попадании фиксатора в зазор прекращается поступление кислорода (2), пероксиды преобразуются в свободные радикалы, вступая в реакцию с ионами металла.

Свободные радикалы стимулируют формирование полимерных цепочек (3)

Отвержденное состояние (4) представляет собой твердую структуру со сшитыми полимерными цепочками.

Как это выглядит в жизни и как это работает? Попробую сейчас продемонстрировать и прокомментировать

А вот и наши болт с гайкой, в компании с :

Очиститель необходим для более прочного соединения, так как удаляет жир и прочие загрязнения, не оставляя следов.

Эти очистители оставляют после себя пленку, которая ухудшает адгезию фиксатора.

Пока обезжиренные поверхности сохнут, попробую показать, как выглядит анаэробный фиксатор в жизни.

Для наглядности, я взял универсальный , средней степени фиксации. Почему я выбрал именно Permabond A130? Да просто он был ближе всех J.

Но на самом деле, все фиксаторы делятся на следующие группы:

• Фиксатор низкой прочности – . Собранное с помощью данного фиксатора соединение, можно разобрать обычным инструментов, без особых усилий
• Фиксаторы средней прочности – , Permabond A113 ; Permabond A 130. Собранное, с помощью данных фиксаторов соединение, можно разобрать обычным инструментов, с усилием
• Фиксатор высокой прочности – Permabond HM129 , . Собранное, с помощью данных фиксаторов соединение, можно разобрать спец. инструментом («болгарка» или газосварочный аппарат J) или нагревом соединения выше +30 °С

Процесс полимеризации (отверждения) резьбового фиксатора, от 5 до 40 минут. Это время зависит от самого фиксатора, от металла, с которым будет контактировать фиксатор и от условий окружающей среды

Время фиксации, на разных металлах, разное. Самым активным металлом считается медь и ее сплавы (время фиксации от 5 минут), а самым не активным металлом, нержавейка и гальваническое покрытие (время фиксации от 30 минут). Для не активных металлов, рекомендую использовать .

Также, при выборе фиксатора, следует руководствоваться и другими параметрами:

• Вязкость фиксатора (густой или более жидкий)
• Условия работы соединения (рабочая температура, рабочая среда, разборное/не разборное соединение)
• Желаемое время фиксации (требуется/не требуется регулировка соединения)
• Чистота поверхности (обезжиренная или маслянистая поверхность)

Но вернемся к нашему фиксатору.

Вот так выглядит фиксатор Permabond A130 в жидком виде, на плоской поверхности:

А так, фиксатор Permabond A130 в жидком виде, на наклонной поверхности:

Помните, я писал, что для анаэробного фиксатора требуется металл и отсутствие воздуха. А есть еще один способ, активатор Permabond A905. Он имитирует присутствие очень активного металла и по этому, отверждение происходит даже на воздухе:

И вот во что превращается анаэробный фиксатор после отверждения:

Напоминает пластик.

Пока я тут «ля-ля», очиститель испарился и можно приступать к дальнейшей работе.

Берем наш болт, берем, например, фиксатор Permabond A130 и наносим на одну из поверхностей.

Для глухих отверстий, наносите клей прямо на его дно, а не на крепежную деталь. Если есть зазор, тогда вместо этого нанесите клей на внутреннюю резьбу отверстия:

Я наносил фиксатор на болт, так как это более правильно, и вот что получилось:

Потом, спокойно накручиваем гайку:

И вот что получается в конечном итоге:

Видите, небольшой синий наплыв? Правильно – это излишки фиксатора. Уже не раз слышал возмущение от механиков, фиксатор плохой, так как он не затвердел.

Конечно! А как он затвердеет на воздухе и минимальном контакте с металлом?

Существует 3 варианта борьбы с излишками фиксатора:

• Наносить фиксатор в нужном количестве
• После сборки, удалять излишки ветошью
• Воспользоваться активатором, и после отверждения удалить, например, металлической щеткой

С излишками определились, а теперь вернемся к тому, что происходит между болтом и гайкой.

Из жидкого состояния Permabond A130 превращается в подобие пластика (мы это уже видели чуть выше) и первоначальный процесс превращения занял 20 минут

Есть несколько понятий, связанных с процессом полимеризации анаэробных фиксаторов:

• Начальная прочность – прочность, при которой изделие фиксируется. Обычно это несколько минут
• Рабочая прочность – время, через которое только что склеенное соединение можно запускать в эксплуатацию. К этому времени соединение достигнет ~ 60 % от своей конечной прочности, и поэтому его уже можно подвергать обычным нагрузкам. Рабочая прочность достигается от нескольких минут, до нескольких часов
• Полная прочность – прочность, при которой достигается 100 % полимеризация и проявление всех заявленных характеристик

И через час, когда появилась рабочая прочность, взял я в руки чудо-инструмент и…

Раскрутил соединение. С усилием, но раскрутил. Фиксатор то был средней прочности.

Кстати, очень важно учитывать диаметр и задействованную длину крепежных деталей, если в будущем их потребуется демонтировать

Удвоение диаметра увеличит прочность в шесть раз!

Как видите, фиксатор заполнил все пустоты между витками резьбы. То же самое произошло и с резьбой на гайке:

Заполнив все пустоты, прилипнув и склеив обе поверхности, фиксатор Permabond A130 позволил надежно зафиксировать резьбовое соединение

По сравнению с шайбами, фиксация происходит по всей поверхности резьбы, а не только под шляпкой болта или гайкой. И поверьте, вибрация, делающая свое черное дело, не сможет раскрутить это соединение. А на случай очень активной вибрации, у нас есть высокопрочные фиксаторы!

Заменить Permabond A130 и Permabond A1046 можно фиксатором .

Благодаря комплексу уникальных свойств EFELE 133 одновременно склеивает между собой поверхности, обеспечивает надежную фиксацию резьбы и 100 % герметизацию соединения

EFELE 133 защищает резьбовые соединения от влаги, коррозии и негативного воздействия нефтехимических продуктов, щелочей, газов и кислот, коррозии, предотвращает самопроизвольное отвинчивание

Анаэробный фиксатор-герметик EFELE 133 обеспечивает моментальное прочное соединение и может использоваться практически в любых условиях эксплуатации.

Резьбовые соединения безусловно удобны, но обладают серьезным недостатком. При внешнем механическом воздействии, возможно ослабление крепления, вплоть до полного разъединения.

Для сохранения надежности, требуется фиксатор резьбы. Существует множество механических приспособлений, которые удерживают гайку (винт) от самораскручивания. Про жидкие фиксаторы читайте ниже.

Шплинт представляет собой согнутый пополам стержень с ушком на месте сгиба. Устанавливается в отверстие болта, а на гайке предусматриваются специальные пазы для фиксации. После закручивания соединения, свободные концы шплинта разводятся – крепление зафиксировано.

Применяется на узлах, требующих высокой надежности соединения. Например, ступичная гайка на колесе автомобиля. Стопорная шайба с фиксацией подкладывается под гайку, и фиксируется от проворачивания на неподвижной части конструкции. На шайбе имеется лепесток, который загибается на угол 90°, и прижимает одну из граней гайки.

Стопорная шайба пружинного типа. Представляет собой один виток пружины, который подкладывается под гайку при закручивании соединения.

Действие основано на создании распорного усилия. Отлично противостоит раскручиванию от вибрации. Стопорная шайба с зубчиками. На внешнем диаметре тонкой шайбы выполняются насечки, повернутые на определенный угол.

Помимо распорного эффекта, зубчики увеличивают сопротивление при раскручивании резьбы. Гайка с овальным сечением либо пластиковой втулкой. Обжимает резьбу, повышая усилие при откручивании болта. Хорошо противостоит вибрациям, но может ослабить соединение при вращательной нагрузке.

Все эти фиксаторы имеют общий недостаток: они вносят изменения в конструкцию: требуется замена штатных элементов крепежа, либо приобретение дополнительных деталей. А как зафиксировать штатное соединение, без лишних компонентов?

Простое решение – жидкие резьбовые фиксаторы

Механический фиксатор резьбы подходит не для всех видов соединения. Довольно часто при сборке узла нет возможности установить сторонний предмет в конструкцию.

В таких случаях применяются клеевые фиксаторы: сам по себе фиксирующий состав не в состоянии удерживать детали, но предотвратить раскручивание гайки (болта) – запросто.

Раньше, для фиксации резьбовых соединений применялись лаки и краски. При закручивании, на резьбу просто наносилась капелька прочной краски, и гайка не откручивалась без приложения дополнительного усилия.

Видео тестирование резьбовых фиксаторов

Однако подобный метод не отличался надежностью – все-таки лакокрасочные составы не предназначены для механического закрепления. Кроме того, в пространстве между витками резьбы, где ограничен доступ воздуха, затвердевание состава не происходит, или происходит слишком медленно.

Поэтому от практики «капнуть краской на резьбу» давно отказались. Сегодня применяются специальные клеи или герметики: так называемые анаэробные фиксаторы резьбы.

Принцип работы анаэробных фиксаторов

Для надежного закрепления, клеевой состав должен из жидкого агрегатного состояния перейти в твердое: то есть, полимеризоваться. По такому принципу работают все герметики и клеи: пока состав находится в герметичном сосуде – он жидкий.

После нанесения на обрабатываемую поверхность, химические компоненты вступают в реакцию с кислородом, и происходит отвердевание. Проблема резьбовых фиксаторов в том, что основная рабочая поверхность остается герметичной (внутри витков резьбы).

Доступа кислорода нет, полимеризация не происходит. Что нужно для нормального завершения реакции? Такое свойство имеют анаэробные микробы, развивающиеся в условиях ограниченного доступа кислорода.

Как зафиксировать резьбовое соединение, застопорить гайку, чтобы она не открутилась от вибрации? Как фиксировать, стопорить винт, болт? Вибростойкость крепления на резьбе. Устойчивость к вибрации (10+)

Фиксация резьбового соединения - Продолжение

Клей

На внутреннюю и наружную резьбу в том месте, где они будут совмещены, наносится клей или специальный фиксирующий состав. После высыхания соединение стопорится. Применять для такой фиксации можно клей, удовлетворяющий следующим требованиям: (1) Он клеит тот материал, их которого сделаны болт и гайка (это могут быть: сталь, бронза, фторопласт, т. п.) (2) Он в засохшем состоянии достаточно эластичен и вибростоек. (3) Он устойчив к среде, в которой планируется эксплуатация. Например, водостоек, если соединение будет в воде. (4) Он быстро сохнет. Следует помнить, что в условиях резьбы однокомпонентный клей встает по крайней мере в четыре раза медленней, чем в стандартных условиях, так что указания инструкции по времени сушки нужно умножить на четыре, а лучше для запаса на шесть. Если клей сохнет медленно, то работа рискует затянуться. Например, ПВА в резьбе сохнет неделю. Двухкомпонентный клей (с отвердителем) встает номинальное время.

Я применяю следующие клеи и лаки:

• Клей Момент или каучуковый клей , если соединение не будет повергаться воздействию масел, растворителей или их паров, солнечного света.
• Любой универсальный эластичный клей "Жидкие гвозди".
• Поксипол.
• Клей сантехнический.
• Универсальный суперклей.
• Грунт ГФ-021 или Otex , если соединение не будет подвергаться слишком большим нагрузкам.

При выборе клея учитывайте размеры соединяемых деталей. Для мелких деталей нужны жидкие клеи, например, суперклей или Момент. Для очень быстрой фиксации можно применять термоклей, нанося его с помощью термопистолета.

Недостатки. Такое соединение довольно трудно разобрать. Иногда клей схватывается так, что для отворачивания требуется очень большое усилие. Но достаточно достаточно обеспечить небольшое начальное смещение. Дальше процесс идет легко.

Мне нравится этот способ, так как позволяет собирать резьбовые соединения практически руками, без инструмента. Пока клей не высох, он служит отличной смазкой, позволяет закручивать без усилий.

Тефлоновая гайка или вставка

Внутри гайки на резьбу или ее часть наносится пленка из тефлона, либо применяется подмотка - внешняя резьба (болт) обматывается тонкой тефлоновой ниткой. После затягивания тефлон создает повышенное трение и препятствует ослаблению соединения от вибрации. С помощью подмотки можно зафиксировать практически любое соединение.

Недостатки. Тефлоновая гайка - одноразовая. После откручивания она подлежит замене. Подмотка тоже одноразовая. После разборки остатки подмотки нужно удалить, перед сборкой намотать новую.

Распространенные комбинации

Ни один из вариантов не дает 100% гарантии. Даже самый надежный способ - шплинт может дать сбой. Шплинт может срезаться (сломаться и выпасть). Поэтому в особо ответственных местах описанные способы можно комбинировать. Можно положить гровер между гайкой и контргайкой, проклеить тефлоновую подмотку или гайку, нанести клей на гайку и контргайку и т. д.

Для резьбового соединения, находящегося в маслянистых жидкостях (масло, бензин, керосин, солярка...) и подверженного вибрации, подойдет только шплинт. Все другие варианты ненадежны. В промышленных условиях еще может быть обеспечена надежность других видов соединения, но не при кустарном исполнении.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Дуговая сварка своими руками. Электросварка. Самоучитель. Сварной шов....
Как научиться сварочным работам самостоятельно....

Парша. Просвечивающие пятна, буроватый, зеленый налет. Плод трескается...
Парша на стволах, листьях, плодах. Как диагностировать болезнь и вылечить дерево...

Вязание. Снятые петли, раппорт в раппорте, слабое вязание. Закрепление...
Как снимать петли. Вяжем слабо. Закрепим снятие петель...

Желтуха растений. Желтые, светло-зеленые, белые листья. Заражение, при...
Как проявляется желтуха растений. Листья желтеют, белеют, бледнеют, теряют хлоро...

Монилиоз / плодовая гниль. Увядание цветов, засыхание, отмирание молод...
Почему портятся яблоки, груши, вишня, абрикос, черешня, яблоня, слива, персик. П...

Вязание. Обхватывающая двойная петля. Рисунки. Схемы узоров, образцы...
Как вязать комбинацию петель: Обхватывающая двойная петля. Примеры рисунков с та...

Вязание. Две петли, закрепленные снятой петлей. Плетенные полосы. Изна...
Как вязать комбинацию петель: Две петли, закрепленные снятой петлей. Примеры рис...

Вязание. Воодушевление. Зимние мотивы. Рисунки. Схемы узоров...
Как вывязать следующие узоры: Воодушевление. Зимние мотивы. Подробная инструкция...

Существующие способы фиксации резьбовых соединений условно можно разбить на три отдельные группы:

Фиксация с помощью деформации:

В данном случае усиление упругости соединения будет компенсироваться благодаря проседанию после сборки. Таким образом, усилие предварительного напряжения сохранится и затруднит ослабление резьбового соединения. Однако данный метод не предотвратит самоотвинчивание соединения в случае, когда между напряженными деталями присутствуют относительные колебания. Тарельчатые пружины с высокой жесткостью и конические пружинные шайбы могут послужить примерами способа деформации. Эффекты фиксации резьбовых соединений, получаемые с помощью использования иных элементов, таких, например, как пружинные шайбы, шайбы веерного типа, эластичные и зубчатые шайбы, не является адекватными. Шайбы подобного типа не рекомендуется использовать при фиксации болтов, относящихся к классу 8.8 и выше (американским эквивалентом является марка 5).

Рис. 25: На картер двигателя установлен болт с резьбовым фиксатором Loctite.

Фиксация путем использования элементов, предотвращающих самоотвинчивание

Использование крепежных элементов, предотвращающих самоотвинчивание, позволяет несколько убавить усилие затяжки. Например: проволочные фиксаторы, корончатые гайки, болты, оснащенные металлическими и пластмассовыми резьбовыми вставками. Используя данные элементы можно избежать изменения фиксированного положения, однако они малоэффективны для сохранения первоначально созданного усилия затяжки. Для этого следует использовать элементы, предотвращающие самоослабление.

Фиксация путем использования элементов, предотвращающих самоослабление резьбовых соединений

К таким элементам относятся:

• гайки и болты, имеющие стопорящие зубчики
• болты, имеющие рифленые фланцы
• специальные клеи

Продукция Loctite, предназначенная для эффективной фиксации резьбы

Предотвращающие самоотвинчивание устройства в вопросах фиксации резьбы должны отвечать самым высочайшим стандартам. Корпорацией Loctite были разработаны жидкие однокомпонентные клеи, способные полностью заполнять микроскопические зазоры, существующие в резьбовых соединениях между граничащими плоскостями. Контактируя с металлом при отсутствии воздуха, данные клеи полимеризуются, превращаясь в твердую, прочную, термореактивную пластмассу.

С помощью резьбового фиксатора создается соединение граничащих между собой резьбовых поверхностей, которое сцепляет их шероховатости, предотвращая любые перемещения резьбовых деталей. В результате, проблема разрешается там же, где и возникает - в резьбе. Именно по этой причине разработанные корпорацией Loctite резьбовые фиксаторы считаются наиболее эффективными средствами, предотвращающими самоотвинчивание в крепежных соединениях.

Рис. 26: Во время установки резьбовой части, на которую нанесен продукт, в глухое отверстие, находящийся в нём сжимаемый воздух не позволит продукту распределиться по всей резьбовой части, выдавив клей наружу, что приведет к значительному снижению прочности фиксации резьбового соединения.

Чтобы избежать подобных негативных последствий, продукт следует нанести и на дно отверстия, которое послужит для него своеобразным резервуаром.

Чтобы снизить расход продукта, на дно отверстия, перед его нанесением, можно поместить резиновую пробку.

Необходимо, чтобы фиксатор покрывал резьбу по всей длине и чтобы полимеризации клея ни что не препятствовало (некоторые очистители или масла могут затруднить и даже полностью остановить процесс анаэробной реакции). Нанесение на резьбовую часть жидких анаэробных фиксаторов осуществляется посредством специальных дозирующих устройств или вручную. Оптимальное количество используемого продукта будет зависеть от таких параметров, как: размер резьбы, вязкость фиксатора и конфигурация деталей. При больших размерах деталей клей следует наносить на обе поверхности. Для фиксации глухих резьбовых отверстий на дно отверстия клей следует наносить в количестве, достаточном для того, чтобы вытесненный резьбовой фиксатор после сборки заполнил резьбовое соединение по всей длине (рис. 26).

Рис. 27: Силы, воздействующие на резьбовые соединения.

В жидком состоянии некоторые из анаэробных фиксаторов Loctite на резьбовой коэффициент трения при монтаже воздействуют положительно, подобно смазке. Такое свойство позволяет использовать данные продукты в работе автоматических поточных линий, без замены установленного на них сборочного оборудования. Но при этом необходимо, чтобы были определены момент затяжки и предварительное напряжение.

Создание требуемого усилия сжатия

Покупатель, приобретающий болт или гайку, не редко желает выяснить, какое усилие сжатия можно получить при использовании приобретенных деталей и в течение какого периода времени оно сможет сохраняться на первоначальном уровне. Впоследствии также может возникнуть потребность ослабить или разобрать данное соединение. Болты и гайки эту функцию выполняют очень хорошо, но чтобы получить желаемый результат на протяжении долгого времени их следует использовать грамотно.

Затягивая винт или болт, мы прилагаем усилие к головке. Вращательное усилие, направленное по часовой стрелке, уменьшает интервал между гайкой и болтом. При возникновении сопротивления (к примеру, стягивание фланца) болт продолжит вращение до момента образования баланса между реактивным моментом сопротивления соединения и крутящим моментом, приложенным к головке. Первый образуют три составляющих: трение между сопрягаемой поверхностью и головкой болта, напряжение болта и трение в резьбе. Каким образом распределяется вращающий момент между тремя вышеперечисленными факторами показано на рисунках 27 и 28.

В виде формулы соотношения равновесия можно отобразить следующим образом: T = KdF,

T = значение момента затяжки

D = значение диаметра болта

F = значение усилия сжатия

K = значение эмпирической постоянной, учитывающей все силы трения, а также переменный диаметр в резьбе и под головкой болта, где воздействуют силы трения (коэффициентом трения она не является, хотя и имеет с ним связь).

Определить значения K можно экспериментально (рис. 29).

Величина коэффициента трения и, соответственно, постоянной K может значительно колебаться вследствие очень большой силы сжатия, создаваемой поверхностями, которые бывают шероховатые, гладкие, оксидированные, химически обработанными и/или смазанные. У замасленной стали значение K постоянное и варьируется в пределах 0.11 - 0.17 или порядка 20% от момента затяжки. Суммарной силой трения поглощается 80-90 % момента затяжки (рис. 28). Соответственно, для определения оптимальных значений момента затяжки, необходимых для того, чтобы обеспечить определенные осевые нагрузки на болт, следует произвести специальные испытания с использованием устройств для измерения величины крутящего момента. В технических данных смазок и других материалов, используемых для обработки резьб, часто указываются значения постоянной K, которые размещаются на кривой «вращающий момент - натяжение», представленной на рисунке 30. Указанные значения были получены опытным путем на болтах 3/8 x 16 (ориентировочно соответствует резьбе M10) c завернутой гайкой. Торец и резьба гайки смазывались. При несмазанных опорных поверхностях (как гайки, так и головки болта) значение постоянной K может увеличиться почти вдвое. При работе с резьбовыми фиксаторами Loctite можно точно рассчитать момент натяжение и затяжки болта, благодаря чему они идеальны для использования в поточном производстве. На значение постоянной K влияют следующие факторы: материал фланцев и крепежа, скорость сборки, качество болта, шероховатость поверхностей и резьбовой зазор, выбранный продукт Loctite.

Рис. 28: Соотношение моментов в болте (предварительно затянутом).

Относительные* величины коэффициента К, отражающие смазывающие свойства фиксаторов резьбы на разных материалах.
Материал	Масло	Фиксатор резьбы
Для стали	0,15	0,14
Для фосфатирования	0,13	0,11
Для кадмия	0,14	0,13
Для нерж. стали 404	0,22	0,17
Для цинка	0,18	0,16
Для латуни	0,16	0,09
Для кремнистой бронзы	0,18	0,24
Для алюминия 6262.Ta	0,17	0,29
Использованные образцы погружались в 5-ти процентный масляный раствор (вода - 95 процентов) и перед нанесением фиксатора резьбы высушивались. (Lab Oil 72D, Heat Bath Corp.) *Разброс полученных величин составлял ±15 процентов, однако, для разных партий болтов он может достигать ±20 процентов.

Относительные* величины коэффициента К, отражающие смазывающие свойства фиксаторов резьбы на разных материалах.

О подборе болта

Для получения необходимого усилия прижима F, конструктору необходимо осуществить подбор подходящего крепежного элемента. Усилие прижима, взаимосвязанное с S (напряжение болта), можно представить в виде следующего уравнения:

в котором А - площадь поперечного сечения используемого болта или, как правило, сумма площадей всех используемых в соединении болтов. Если заранее известен материал болта, то наиболее оптимальным значением напряжения болта S считается 75 процентная составляющая от допускаемой нагрузки и, соответственно, можно вычислить значение A. Далее, используя уравнение «момент затяжки - напряжение», нетрудно определить количество болтов и их диаметр:

Крутящее усилие сдвига будет создавать сжимающий вращающий момент. Если эта величина будет превышать допустимую нагрузку на болт, число используемых болтов необходимо увеличить так, чтобы уменьшить величину максимальной нагрузки для каждого крепежного элемента. Процедура может выполняться, исходя от обратного: при варианте, когда применяется меньшее число болтов, необходимо повышение предельных нагрузок, поэтому вышеуказанное уравнение можно применить для определения наиболее подходящего материала болтов. Как показывает практика, величина k зависит от использования и для каждой ситуации должна определяться опытным путем. Уравнение (рис.30) может служить лишь в качестве ориентира. Наиболее достоверные значения получаются путем проведения экспериментов.

Об усталостной прочности

Существует два пути для определения усталостной прочности болтовых соединений: усталость соединяемого болтами материала и усталость болта. На жестком соединении усталость затянутого нормально болта не отразится. Первоначальное напряжение болта будет сохраняться в относительно постоянном состоянии до той поры, пока величина внешней нагрузки на соединение не будет превышать нагрузку болта. При величине эксплуатационных нагрузок на болт ниже расчетных - конструкторских, основывающихся на усилии преднатяга, болт будет функционировать при малозаметных колебаниях напряжения или вовсе без него и на надежности соединения усталость болта не отразится, независимо от числа нагрузочных циклов.

Увеличение гибкости соединения приведет к увеличению переменного напряжения в болтовом или винтовом крепежах. При слишком большой гибкости присутствующие переменные нагрузки могут стать довольно сильными и, независимо от изначальной предварительной нагрузки на крепежные элементы, привести к усталостному разрушению последних.

Важнейшим условием, способным не допустить циклические колебания напряжения, вызванные циклическими нагрузками, является надлежащее предварительное напряжение или предварительная нагрузка на крепежные детали. Как показывают результаты испытаний, соединение относительно упругими болтами жестких деталей - лучший способ предотвращения поломок вызванных усталостью.

Использование фиксаторов резьбы Loctite гарантирует повышенную надежность соединений. Клеем заполняются все зазоры, имеющиеся в резьбе, в результате чего совершенно не остается места для перемещения крепежных средств.

Использование метода спектрального анализа при расчете безопасной нагрузки

Методика преодоления усталостного износа хорошо известна конструкторам. При грамотном проектировании и монтаже конструкция соединение функционирует таким образом, что образующиеся усилия достичь величин, способных породить усталостные поломки, не могут. Очевидной проблема становится при исследовании спектра воздействующих сил. На рисунке 31 изображен небольшой сегмент с показаниями тензометра, полученными во время испытания одного из самолетных узлов. (Спектр нагрузок на усталость для исследуемых деталей истребителя)

Рис. 31: Вид спектра нагрузки.

Неизбежно возникает вопрос, как определить расчетную нагрузку соединения? Мы знаем, что в соединениях, стянутых с усилиями, превышающими действующие на них нагрузки, циклических нагрузок на болты не возникает. Допустима ли такая высокая сила сжатия, что величина нагрузки на болт не сможет превысить значения разрушения, равного 4450 Н (1 тыс. фунтов F), или возможно ли, чтобы вероятностный риск смог бы достичь нескольких сотен максимальных значений, которые, разумеется, не смогут вызвать усталостного разрушения, если они не превышают предела усталости? На данный вопрос однозначно ответить затруднительно. Во-первых, необходимо проведение спектрального анализа, с целью выяснения вероятности образования пиковых нагрузок. Результаты подобного анализа отражены на рисунке 32.

Рис. 32: Сложение спектра.

Во-вторых, необходимо рассмотреть и другой аспект проблемы, который не менее важен, чем вопрос усталости. Процесс самоотвинчивания крепежных деталей может происходить в результате перегрузки соединения. Так, при 50-ти смещениях болтового соединения в сторону будет потеряно 20 % усилия затяжки. В связи с уменьшением этого усилия более частые и более слабые нагрузки вызовут скольжение и довольно скорый выход данного соединения из строя. Таким образом, конструктору необходимо наряду с выбором размера болта определиться и со способом его фиксации. Разные методы фиксации оказывают различное влияние и на усилие сжатия и на возможность самоотвинчивания соединения. Если болт закрепить, предохраняя его от самоотвинчивания, то на его работу не сможет оказать влияния даже очень большое число циклов перегрузки. Расчетная нагрузка может составлять долю пиковой нагрузки при очевидной экономии веса и стоимости. Фиксаторы резьбы Loctite являются наиболее эффективным средством предотвращения самоотвинчивания соединения и поддержания постоянного усилия сжатия.