5 способов изготовления шайб из металла

5 современных способов производства шайб.

Оцените материал
(3 голосов)

Шайбы упрочняют и помогают контролировать резьбовые соединения — поэтому стали неотъемлемым элементом металлического крепежа. С их помощью увеличивают площадь опорной поверхности, защищают материал деталей от повреждения, удерживают сборный узел от раскручивания под вибрацией, уплотняют соединения, обеспечивают электрохимическую изоляцию или электрический контакт… В некоторых узлах их доля в используемом крепеже превышает 30 процентов.  

Широта сферы использования шайб определила их многообразие. Многие типы шайб давно «числятся» в актуальных отечественных ГОСТах, но также востребовано изготовление шайб на заказ нестандартных форм и размеров — по чертежам потребителя.

Существуют десятки видов шайб по конструкции, а от того, в каких условиях будет эксплуатироваться соединение, и из чего изготовлены болты, гайки, винты, шпильки — зависит класс прочности и материал изготовления шайб (использоваться может: конструкционная углеродистая сталь, нержавейка, жаропрочная сталь, цветные сплавы…).

Современное производство шайб из металлов не менее разнообразно. И хотя все используемые на данный момент технологии базируются на традиционных принципах металлообработки, создатели оборудования находят возможность применить инновационные подходы, чтобы увеличить качество продукции, уменьшить количество отходов и ускорить/удешевить производственные процессы.

 

Метод холодной штамповки из полосы или листа

 

Резание металла для изготовления шайб используется только в исключительных случаях, когда необходимо сделать крепёж настолько большой толщины, при котором технология формования оказывается бессильной. В остальных случаях именно вырубка (штамповка) плоских шайб из металла показала себя как наиболее практичный метод массового производства.  

 Для этих целей используют механические прессы, которые работают по принципу холодной штамповки. То есть рабочей частью такого оборудования является штамп, состоящий их двух взаимно дополняющих частей: матрицы и пуансона.

 Как правило, эти станки являются последовательными пресс-автоматами, которые выполняют шаговую работу по мере продвижения заготовки под оснастку пресса. То есть сначала пробивается внутреннее отверстие шайбы, а затем (после перемещения заготовки на величину шага штамповки) вторым ударом выполняется высаживание наружного диаметра шайбы, и готовое изделие падает сквозь матрицу.

 Иногда механические прессы для холодной вырубки шайб оснащены системой позиционирования ЧПУ и возможностью передвижения полосы не только поступательно, но также вправо и влево. Это позволяет делать по несколько проходов по ширине полосы, тем самым максимально эффективно использовать материал заготовки.

Числовое программное управление станками — это возможность производить шайбы с высокой точностью геометрии. Например, это очень важно при изготовлении метизов, применяемых в шарнирных узлах: стальных шайб для пальцев, созданных по ГОСТ 9649-78.

 По такой технологии изготавливаются плоские круглые шайбы:

  • нормальные,
  • увеличенные,
  • уменьшенные.

Вырубкой делают метизы квадратной формы, стопорные шайбы с наружными и внутренними зубцами, а также изделия прочих конфигураций.

 

Аналогичным образом выполняется вырубка шайб стопорных со специальными отгибающимися элементами. Их форма разрабатывается для стабилизации резьбового соединения, работающего в условиях повышенной вибрации и механических нагрузок. На вырубных прессах делают метизы с лапками, а также производят стопорные многолапчатые шайбы — с той лишь разницей, что вместо округлого шайбы, штамп вырубает «на провал» изделие с куда более сложной формой.  

Как и метизы с лапками, шайбы стопорные с носком также представляют собой пластину сложной формы, внутри которой имеется отверстие для прохода болта. Лепестки такой шайбы в момент  монтажа подгибаются к шестигранной головке болта, входят в специальный паз и надёжно фиксируют ответственное соединение в затянутом положении.  

 

Стопорные шайбы купить можно из широкой номенклатуры материалов — но это в любом случае будут изделия с размером внутреннего отверстия от 3 до 48 мм, и с наивысшим классом точности.  

 

Холодное пластичное формование

 

В целом этот метод можно считать разновидностью штампования, так как он тоже предполагает использование прессов с матрицей и пуансоном, которые вырубают шайбы из металлической полосы. Оборудование пластичного формования применяется для создания:

  • Сферических шайб, которые используются с винтами со сферической головкой, стержнями и гайками (нормальными и малой высоты), например в станкостроении для сборки станочных приспособлений.   
  • Конических шайб для комплектации станочных приспособлений, которые за счёт сужения рабочей поверхности более равномерно распределяет силы, действующие на головку болта, а также препятствует самопроизвольному отвинчиванию соединения.
  • Шайб, изготовленных по ГОСТ 13977-74, для соединения трубопроводов (работают вместе с накидными гайками).  

Сферические и конические шайбы кроме всего прочего дают возможность компенсировать отсутствие соосности в соединениях.

 

Особенность изготовления шайб сложной конфигурации заключается в применении пуансонов и матриц такой формы (радиусной, конической), чтобы на первом шаге работы пресса не только получалось отверстие для прохода болта, шпильки или винта, но также сразу задавалась проектная пространственная форма метиза.

Поэтому эти станки нередко функционируют по трёхоперационной схеме, когда на первом этапе пластичным формованием создаётся сложная конусная/сферическая конфигурация шайб, на втором этапе конический пуансон пробивает отверстие, а на третьем — готовое изделие полностью вырубается из заготовки по наружному контуру.    

Применяется также немного другая вариация этой технологии для производства тех же видов шайб — когда сначала происходит деформация заготовки для придания сферической или конической формы, а уже потом происходит высадка внутреннего отверстия и окончательная вырубка шайбы по наружному контуру.    

 

Методом холодного пластичного формования при помощи пресса создают насечки и зазубрины на контактных рифлёных шайбах, которые в момент закручивания гаек и болтов «продирают» окисленный слой материалов, обеспечивая хороший электрический контакт и защиту от раскручивания.

Также, используя объёмную штамповку, деформируют плоские круглые метизы, чтобы получать цельные пружинные шайбы, например, в виде волны или выпуклые (тарельчатые).

 

Изготовление косых шайб

 

Косые шайбы, созданные по ГОСТ 9649-78, производятся обычно из стали (могут делаться из алюминия, меди, латуни) и имеют класс точности «С». Они предназначены для установки под головки болтов или под гайки, чтобы с их помощью можно было компенсировать и выровнять 10-процентный уклон полки швеллеров и 12 процентов уклона полки двутавра.

Согласно строительным нормам, купить шайбы косые необходимо, чтобы крепёж получил максимально возможную площадь контакта с соединяемым металлопрокатом, и, таким образом, чтобы была обеспечена проектная надёжность резьбового соединения разборных конструкций.

 

То есть это не обычные плоские изделия с параллельными плоскостями. В основном речь идёт о четырёхугольных шайбах и метизах квадратной формы (существуют также сферические косые метизы, применяемые в тех местах, где квадратные шайбы по каким-то причинам не становятся), у которых на одной стороне имеется плоский скос, тянущийся от кромки до кромки. Внутри шайбы выполнено отверстие для шпильки или болта с резьбой М12–М36.

У этих метизов можно легко обнаружить ещё одну интересную особенность: на скошенной плоскости создана одна или две поперечные канавки. Функция этих незамысловатых элементов заключается в обеспечении дополнительного трения, за счёт которого косая шайба (и, соответственно, головка болта или гайка) не будет прокручиваться после затяжки.

 

Клиновидные косые шайбы могут производиться методом пластичного формования (иными словами штамповкой). Есть и другая технология, которая заключается в следующем:

  • В металлической ленте прессом пробиваются отверстия под проход болта.
  • Ножами станка вырезываются прямоугольные заготовки заданного размера.
  • Каждая заготовка с одной стороны обрабатывается механическим способом (по факту, снимается лишний материал), чтобы получился скос с определённым градусом и фрикционные канавки.  

 

Высадка шайбы из прутка

 Данная технология примечательна очень рациональным использованием материала. Изготовление плоских шайб из прута осуществляется на оборудовании, в состав которого входят приспособления для выполнения нескольких подготовительных операций. То есть, прежде чем пресс вырубит в шайбе отверстие под резьбу конкретного размера — сначала отрезное устройство ножом отделяет от металлического прутка заготовку, а другое устройство эту заготовку сплющивает при помощи пресс-формы.  

 

Изготовление шайбы гровера навивкой

 

Гровер — это пружинная круглая шайба в виде разорванного кольца, концы которого разведены в разных плоскостях. В основном шайба Гровера представляет собой один виток пружины, но существуют также двухвитковые экземпляры, которые используются, например, на железной дороге. Как мы все знаем, создавались такие метизы с целью устранить самопроизвольное отвинчивание резьбовых соединений из-за вибрации.

 Производятся гроверы из высококачественных пружинных сталей и сплавов. Для этого используется проволока прямоугольного, трапециевидного или квадратного поперечного сечения. Некоторые виды станков для изготовления шайбы-гровера могут использовать пружинную проволоку круглого сечения и в процессе работы сплющивать её. В остальном технология достаточно стандартная: выполняется навивка проволоки, затем производится нарезка шайб и их формование. Станки могут быть настроены на опрессовку гровера, также заинтересованные лица могут купить шайбы ГОСТ с отогнутыми концами.

 

Прочие операции

 Наряду со стандартизированными типоразмерами металлических метизов, наша компания может предложить изготовление специальных уникальных шайб под заказ. Для этого нам понадобятся следующие данные:

  • Чертежи с указанием толщины, диаметра, формы, типа насечки…
  • Марка металла и тип защитного покрытия.
  • Необходимое количество изделий.

 В процессе производства шайб различного назначения используемые заготовки могут подвергаться закаливанию и ковке для работы с болтами повышенной прочности, шлифоваться для получения параллельных или особо плоских поверхностей, антикоррозионной обработке (цинкование, гальванизация т.п.). Всё это делает шайбу ещё более эффективной и ещё более выносливой.