айка шестигранная представляет собой крепежное изделие с внутренней резьбой, имеющее форму правильного шестигранника и предназначенное для навинчивания на болт, шпильку или другой резьбовой стержень с целью образования разъемного соединения . Благодаря шестигранной форме обеспечивается надежный захват гаечным ключом, что позволяет передавать значительные крутящие моменты при затяжке и гарантирует безопасность и комфорт монтажных работ . Данный тип крепежа является наиболее распространенным в машиностроении, строительстве и промышленности благодаря универсальности применения и широкому диапазону типоразмеров .
Конструкция и геометрические параметры
Основные конструктивные элементы
Шестигранная гайка характеризуется следующими геометрическими параметрами:
- Номинальный диаметр резьбы (D) — основной размерный параметр, определяющий соответствие болту или шпильке;
- Размер под ключ (S) — расстояние между параллельными гранями, нормируемое для стандартного монтажного инструмента;
- Высота гайки (m) — полная высота изделия;
- Диаметр описанной окружности (e) — расстояние между противоположными вершинами шестигранника;
- Диаметр фаски (dw) — диаметр опорной поверхности после снятия фаски .
На торцах гайки, как правило, выполняются фаски под углом 15°-30°, облегчающие наживление на резьбовой стержень и предотвращающие повреждение первых витков резьбы .
Типы резьбы
Шестигранные гайки выпускаются с двумя типами метрической резьбы:
- Крупный шаг — стандартное исполнение для большинства применений (например, М10 с шагом 1,5 мм) ;
- Мелкий шаг — применяется в соединениях с ограниченным пространством, для тонкостенных деталей или при необходимости повышенной точности регулировки (например, М10×1,25 мм) .
Диапазон номинальных диаметров резьбы варьируется от М1,6 до М150 мм в зависимости от стандарта и области применения .
Нормативная база и стандартизация
Государственные стандарты (ГОСТ)
В Российской Федерации действует комплекс стандартов, регламентирующих производство шестигранных гаек.
ГОСТ 5927-70 распространяется на шестигранные гайки класса точности В с диаметром резьбы от 1,6 до 48 мм. Стандарт устанавливает конструкцию, размеры и технические требования к изделиям общего применения . В настоящее время ГОСТ 5927-70 применяется на территории РФ только в отношении продукции, поставляемой по Государственному оборонному заказу (восстановлен с 01.01.2020) .
Пример условного обозначения по ГОСТ 5927-70:
- Гайка М12-6Н.5 (S18) ГОСТ 5915-70 — гайка исполнения 1, диаметр резьбы 12 мм, крупный шаг, поле допуска 6Н, класс прочности 5, без покрытия ;
- Гайка 2М12х1,25-6Н.12.40Х.016 ГОСТ 5915-70 — гайка исполнения 2, диаметр резьбы 12 мм, мелкий шаг 1,25 мм, поле допуска 6Н, класс прочности 12, из стали 40Х, с покрытием 01 толщиной 6 мкм .
ГОСТ ISO 4032-2014 является современным гармонизированным стандартом, устанавливающим характеристики шестигранных нормальных гаек (тип 1) с резьбой от М1,6 до М64 мм. Стандарт предусматривает классы точности А для резьбы до М16 включительно и класс точности В для резьбы свыше М16 . Данный стандарт заменил ГОСТ 5915-70 в части гаек с крупным шагом резьбы для гражданской продукции .
ГОСТ 10605-94 распространяется на шестигранные гайки с диаметром резьбы от 52 до 150 мм, включая крупногабаритный крепеж для тяжелого машиностроения .
ГОСТ 10607-94 устанавливает требования к низким шестигранным гайкам с диаметром резьбы свыше 48 мм класса точности В .
Международные стандарты (DIN, ISO)
В международной практике наиболее распространены следующие стандарты:
- DIN 934 — немецкий стандарт на шестигранные гайки с метрической резьбой, широко применяемый в промышленности ;
- ISO 4032 — международный стандарт на нормальные шестигранные гайки (тип 1) ;
- ISO 4033 — на высокие шестигранные гайки (тип 2);
- ISO 4035 — на низкие шестигранные гайки .
Классы точности
Шестигранные гайки изготавливаются трех классов точности :
- Класс точности А — для резьбы диаметром до М16 включительно, характеризуется наиболее жесткими допусками и применяется в ответственных соединениях;
- Класс точности В — для резьбы диаметром свыше М16, допускает большие отклонения и применяется в соединениях общего назначения;
- Класс точности С — для грубых допусков в неответственных конструкциях.
Классификация по конструктивным признакам
По высоте профиля
Гайки нормальные (тип 1) — стандартное исполнение, соответствующее базовой высоте, регламентируемой ГОСТ ISO 4032 . Применяются в подавляющем большинстве резьбовых соединений.
Гайки высокие (тип 2) — имеют увеличенную высоту, обеспечивающую повышенную несущую способность и распределение нагрузки по большему числу витков резьбы. Регламентируются ГОСТ ISO 4033 и ГОСТ ISO 7042 .
Гайки низкие — уменьшенной высоты, применяются в условиях ограниченного пространства и при невысоких нагрузках. Регламентируются ГОСТ 10607-94 .
По наличию стопорения
Гайки обычные — не имеют дополнительных стопорящих элементов, фиксация обеспечивается только трением в резьбе .
Гайки самоконтрящиеся — оснащаются специальными элементами для предотвращения самоотвинчивания:
- С неметаллической вставкой (нейлоновое кольцо);
- Цельнометаллические с деформированным участком резьбы (например, ГОСТ ISO 7042) .
По наличию фланца
Гайки без фланца — базовое исполнение с шестигранной формой по всей высоте.
Гайки с фланцем — имеют увеличенную опорную поверхность, что позволяет отказаться от использования плоской шайбы и снижает давление на соединяемый материал .
Материалы и классы прочности
Материалы изготовления
Выбор материала определяется условиями эксплуатации и требуемыми механическими характеристиками .
Углеродистые стали — наиболее распространенный материал для общепромышленного применения. Используются стали марок 10, 15, 20, 35, 45 и др. Для гаек с повышенными требованиями к прочности применяются легированные стали (40Х и аналоги) .
Нержавеющие стали — применяются в условиях повышенной влажности, агрессивных сред, пищевой и химической промышленности:
- А2 (AISI 304) — аналог 08Х18Н10, коррозионностойкая сталь общего применения;
- А4 (AISI 316) — аналог 10Х17Н13М2, кислотостойкая сталь с добавлением молибдена, устойчивая к воздействию морской воды и хлоридов .
Цветные металлы и сплавы:
- Латунь — для электротехнических изделий и декоративных целей;
- Алюминиевые сплавы — для снижения массы конструкции .
Классы прочности
Механические свойства стальных гаек регламентируются ГОСТ ISO 898-2 . Для обычных гаек устанавливаются классы прочности: 5, 6, 8, 10, 12. Для низких гаек применяются классы прочности: 04, 05 .
Числовое обозначение класса прочности соответствует 1/100 минимального напряжения от испытательной нагрузки в МПа. Например, гайка класса прочности 8 выдерживает испытательную нагрузку не менее 800 МПа .
Для гаек из нержавеющих сталей механические свойства определяются по ГОСТ ISO 3506-2 .
Защитные покрытия
Для защиты от коррозии применяются различные типы покрытий:
- Цинковое (гальваническое) с хроматированием — наиболее распространенное покрытие для общепромышленного применения ;
- Кадмиевое покрытие — для авиационной промышленности;
- Никелевое покрытие — в декоративных целях;
- Оксидирование — создает черную оксидную пленку, пропитанную маслом .
Теоретическая масса
ГОСТ 5915-70 и ГОСТ 10607-94 содержат справочные приложения с указанием теоретической массы гаек в зависимости от диаметра резьбы и шага .
Например, масса 1000 штук стальных гаек (исполнение 1) с крупным шагом резьбы составляет :
- М6 — 2,57 кг;
- М10 — 10,22 кг;
- М16 — 37,61 кг;
- М24 — 122,87 кг;
- М36 — 416,78 кг.
Для определения массы гаек из других материалов применяются коэффициенты: 0,356 — для алюминиевого сплава; 1,080 — для латуни .
Области применения
Благодаря своей универсальности, шестигранные гайки находят широкое применение в различных отраслях промышленности .
Машиностроение и станкостроение — используются для сборки узлов и механизмов, крепления деталей, фиксации сборочных единиц. Гайки классов прочности 8, 10 и 12 применяются в высоконагруженных соединениях .
Строительство и металлоконструкции — для монтажа строительных конструкций, крепления ограждений, соединения элементов каркасов зданий и сооружений.
Автомобилестроение — применяются в узлах двигателя, трансмиссии, ходовой части, а также для крепления элементов кузова и навесного оборудования.
Электротехника и энергетика — используются для соединения токопроводящих элементов, фиксации струбцин и накладок в шинных соединениях .
Железнодорожный транспорт и вагоностроение — гайки по ГОСТ 5915-70 применяются в узлах, требующих повышенной надежности и соответствующей сертификации .
Судостроение и морская техника — нержавеющие гайки марок А2 и А4 обеспечивают коррозионную стойкость в условиях воздействия соленой воды .
Шестигранная гайка является базовым и наиболее распространенным элементом резьбовых соединений в современной технике. Многообразие конструктивных исполнений — гайки нормальные, высокие, низкие, самоконтрящиеся — позволяет подобрать оптимальное решение для любых условий эксплуатации .
Соответствие продукции требованиям государственных (ГОСТ 5915-70, ГОСТ ISO 4032-2014) и международных стандартов (DIN 934, ISO 4032) гарантирует надежность и долговечность соединений . Широкий диапазон диаметров резьбы — от миниатюрных М1,6 до крупногабаритных М150 мм — обеспечивает возможность применения в различных отраслях промышленности, от приборостроения до тяжелого машиностроения и судостроения .