Крепежные изделия, иначе называемые метизами (сокращенно от "металлические изделия") – одни из самых широко применяемых деталей как на производстве, так и в быту.

Без применения различного металлического крепежа не обходится ни одна ремонтно-строительная работа, они являются непременным атрибутом любых разработок в области машиностроения.

На современном строительном рынке представлен широкий ассортимент данных изделий. Их функциональное назначение может быть совершенно разным – начиная от фиксации обычной доски, заканчивая монтажом конструкций, которые должен выдерживать повышенные эксплуатационные нагрузки.


Металлический крепеж


Для изготовления крепежа применяются различные металлические сплавы (чаще всего сталь), поэтому они обладают прочностью, устойчивостью к нагрузкам и достаточной долговечностью – при соблюдении основных правил эксплуатации.

В данной статье будут рассмотрены виды металлического крепежа, области его применения и способы защиты от преждевременного износа.

Классификация крепежных изделий

Сегодня металлический крепеж представлен широким многообразием форм, размеров и назначения. Наиболее популярны винты, болты, гайки, саморезы, шурупы, анкеры, заклепки, шпильки, шайбы и пр.


БолтыБолт – это крепежное изделие в виде стержня с наружной резьбой, имеющего четырех- или шестигранную головку. Он образует соединение с помощью гайки или иного резьбового отверстия. Внешне это изделие имеет много общего с винтом, они одинаково активно используются в машинных конструкциях и строительном деле. Однако методы их работы разные: болт проходить сквозь соединяемые детали полностью, а винт вкручивается отверткой или торцевым ключом, вставленным в надрез на его головке, в деталь с резьбой. Болт закрепляется с помощью гайки и гаечного ключа. При соединении двух деталей он не прокручивается внутрь, в то время как винт, который используется в подвижных соединениях, вращается именно таким образом.

Гайка


Гайка
представляет собой крепежное изделие с отверстием, внутри которого нарезана резьба. Ее основное предназначение – соединение деталей с использованием болта. По форме гайки бывают шестигранными, круглыми с насечками, квадратными, T-образными, с выступами для пальцев и др. Гайки отличаются также по классу прочности (в соответствие с болтами).



Саморез
Саморезы
чаше всего используются для крепления деревянных конструкций. Они могут иметь частую или крупную резьбу: первые предназначены для соединения деталей небольшой толщины из металла с деревянными или пластмассовыми, вторые – для деревянных элементов. Благодаря наконечнику в форме сверла саморез способен самостоятельно проделывать отверстия в деталях.




Шуруп
Шуруп
– это крепежное изделие в форме стержня с наружной резьбой, острием конической формы на одной стороне и головкой на другой. Шурупы вворачиваются в уже готовые отверстия или в достаточно мягкие материалы (пластмассу, дерево) – этим они отличаются от саморезов. Шурупы имеет меньшую, чем саморезы, высоту и шаг резьбы, что снижает универсальность этих изделий. Наиболее широкое применение шурупы нашли в работах по строительству и отделке.




АнкерАнкер закрепляется в несущем основании различными способами и удерживает какую-либо конструкцию. Различают две основные части анкера: нераспорную – не участвующую в закреплении, и распорную – рабочую область, изменяющую свои размеры при образовании соединения. Также анкер может иметь манжету – кайму, которая не позволяет ему проваливаться в отверстие основания или закрепляемого изделия. Анкеры имеют достаточно широкое применение – начиная от соединения листовых материалов, заканчивая креплением тяжеловесных конструкций и фундамента.



ЗаклепкиЗаклепки подразделяются на вытяжные и резьбовые. Вытяжные чаще всего состоят из алюминиевого тела и стержня из оцинкованной стали. Назначение этих изделий состоит в создании неразъемного соединения двух или нескольких поверхностей с помощью механизированного инструмента (доступ на стороне замыкающей головки заклепки ограничен или закрыт). В машиностроении и электронике распространены резьбовые заклепки, которые используют для соединения металлов или других высокопрочных материалов. От стандартных вытяжных они отличаются наличием внутренней винтовой резьбы, которая позволяет создавать разборные конструкции.


ШпилькаШпилька имеет форму цилиндрического стержня с резьбой, нанесенной по всей его длине или только на концах. Изделие не имеет головки и используется тогда, когда ни один из соединяемых материалов не имеет резьбы. Крепеж фиксируется гайкой, иногда дополнятся шайбой – круглой пластинкой с отверстием посередине, которая подкладывается под гайку для увеличения прочности соединения. Благодаря шайбе прижимная поверхность скрепляемых деталей увеличивается, что позволяет защитить их от деформирования при затягивании. Шпильки способны фиксировать самые различные, в том числе высоконагруженные, детали, в то время как сами работы по их установке не требуют особых навыков.


В зависимости от наличия шага резьбы выделяют метрические и неметрические (приспособленные) крепежные элементы. К метрическим относятся винты, болты, гайки и шпильки. В неметрическую группу входит крепеж разных форм и размеров – гвозди, анкеры и пр.


Другая классификация металлического крепежа основана на сферах его применения. Согласно ей существуют:

  • Резьбовые элементы повышенной прочности
  • Крепежи массового использования
  • Крепежи для безударной фиксации и одностороннего монтажа
  • Элементы для герметизации конструкций
  • Фиксаторы для крепления полимерных композитных материалов и пр.

Данная классификация, хоть и существенно упрощает процесс сортировки, однако является весьма условной, так как элементы одной группы могут относиться и к другой.

Стальной крепеж: преимущества и недостатки

Особой популярностью в машиностроении, приборостроении, мебельной и автомобильной отраслях, строительстве пользуются крепежные элементы из стали и ее сплавов. Они применяется для соединения деталей из самых различных материалов: дерева, пластика, металла, бетона и пр.


Стальной крепеж характеризуется высокой прочностью, гибкостью, низкой усталостью металла (легко переносит изменения нагрузок), отличной электропроводностью и доступной ценой. При высоких нагрузках стальные крепежные детали не изменяют свою форму, как пластиковые, и не ломаются, как чугунные.

Главным недостатком обычной углеродистой стали является ее низкая устойчивость к коррозии. Эту проблему при изготовлении крепeжa решают двумя путями: применением легированной стали (с добавлением хрома, никеля, кремния, молибдена и др. элементов) или нанесением специальных защитных покрытий.


Крепеж из нержавейки


Высоким сопротивлением ржавлению отличаются стали с примесью хрома и небольшим количеством углерода. В процентном соотношении нержавеющая сталь – это смесь железа (Fe), углерода (C < 1,2%) и хрома (Cr > 10,5%).


В зависимости от состава и свойств в группе нержавеющих сталей выделяются:

  • Аустенитные стали: содержат около 15-20% хрома и 5-15% никеля; могут подвергаться сварке, холодной обработке давлением и горячей обработке; являются наиболее популярным в изготовлении крепежных элементов; в классификаторах обозначаются буквой «А»
  • Мартенситные стали: упрочняются закалкой с последующим отпуском, в результате чего становятся более твердыми, чем аустенитные, но при этом менее коррозионно устойчивыми; в классификаторах обозначаются буквой «С»
  • Ферритные стали: намного мягче мартенситных из-за небольшого содержания углерода; обладают магнитными свойствами; в классификаторах обозначаются буквой «F»

Защитные покрытия для крепежа

В качестве защитных покрытий для металлического крепежа могут выступать некоторые металлы (цинк, медь, алюминий, никель и др.), неорганические вещества (фосфаты, оксиды) или антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП).

Последние активно завоевывают доверие производителей благодаря сравнительной простоте нанесения и высокой эффективности.

Уникальные АТСП выпускает сегодня российская компания «Моделирование и инжиниринг». Покрытия под брендом MODENGY применяются при производстве различной техники и оборудования.

Для крепежных элементов из черных металлов, используемых в приборо- и автомобилестроении, авиационно-космической и нефтегазовой отраслях, применяются покрытия MODENGY 1010, MODENGY 1011 и MODENGY 1014 на основе ПТФЭ (тефлона). Они имеют отличные антикоррозионные свойства, поэтому надежно защищают стальной и чугунный крепеж от разрушения под воздействием агрессивных факторов окружающей среды.

Защитные покрытия MODENGY для крепежа обладают прекрасной адгезией, высокой несущей способностью, широким диапазоном рабочих температур.



Данные составы наносятся методом обычного окрашивания (чаще всего из распылительного оборудования) на предварительно очищенные и обезжиренные растворителем MODENGY 1013 детали.

Для крепежа применяется так же антифрикционное покрытие MODENGY 1002. Оно обеспечивает немного меньшую антикоррозионную защиту, чем предыдущие составы, но очень удобно в использовании: благодаря аэрозольной фасовке и полимеризации при комнатной температуре (1010, 1011 и 1014 отверждаются при нагреве).

Как выбирать металлический крепеж?

В настоящее время стальные метизы с защитными покрытиями являются атрибутами любого электрического, механического и электронного устройства, большинства производственных, жилых и общественных зданий. C помощью крепежных изделий создаются разъемные (болтовые) и неразъемные (заклепочные) соединения. Крепеж, обработанный специальными противоизносными и антикоррозионными составами, прекрасно зарекомендовал себя в агрессивных средах с высоким уровнем влажности.

От правильного подбора металлического крепежа зависит устойчивость и срок службы конструкции.

Вот лишь несколько требований, которые предъявляются к крепежным изделиям:

  • Тип и диаметр изделий выбирают, исходя из вида работы, силы и характера предполагаемого воздействия: поперечного или продольного, статического или динамического
  • Крепеж должен быть в разы прочнее того материала, с которым он взаимодействует
  • Даже не на потенциально опасных объектах крепеж должен быть абсолютно герметичен 
  • Крепежные изделия должны быть качественными, чтобы обеспечивать надежность и безопасность конструкции