Шайба выполняет различные функции в резьбовом соединении, что обусловлено её конструкцией.
Она может увеличивать опорную площадь соединения, препятствовать отвинчиванию; предотвращать попадание жидкости и другие повреждения в месте соединения.
Шайба — метиз в виде штампованного круга, обязательно имеющего отверстие в центре. Размер отверстия немного превышает диаметр стержня крепёжного элемента (болта, шпильки или винта).
Основные виды
Наиболее распространённый вариант — плоская шайба, изготавливаемая по стандартам ГОСТ 11371 или DIN 125. Если площадь прижима должна быть больше, используются метизы с большим диаметром, это шайба DIN 9021, ГОСТ 6958. У таких крепёжных элементов наружный диаметр втрое превышает внутренний. Если динамические нагрузки на соединение невысоки, шайба защищает крепёж от отвинчивания.
Для высокопрочных болтов и гаек из автоматных сталей используются специальные шайбы высокой твёрдости (HRC лежит в диапазоне 35 — 45). Пружинная шайба намного лучше предотвращает отвинчивание, и легко противостоит высоким динамическим нагрузкам и вибрации. Такие варианты используются в конструкциях, где содержатся движущиеся узлы (в машиностроении, автопроме, приборостроении).
Пружинная шайба нередко называется гровером по имени её изобретателя. Конструктивно пружинные шайбы имеют вид плоского кольца с косым разрезом, края которого дополнительно разведены.
Шайба DIN 127 изготавливается из проволоки с квадратным сечением, металл которой имеет высокую упругость и повышенный предел текучести. Во время завинчивания болта на пружинную шайбу воздействует сила в продольном направлении, не допускающая раскручивание. При этом угол разреза шайбы упирается в торец крепёжного элемента. Гроверные шайбы успешно выполняют свои функции при меняющихся нагрузках, действующих вдоль оси, но не помогают от самопроизвольного раскручивания, если нагрузка действует в поперечном направлении.
Размеры и материалы
Размеры учитываются в зависимости от системы стандартизации: шайба по DIN или ГОСТу. Фактическая разница небольшая, но есть различия в маркировке.
Основной размер, по которому подбирают метизы, диаметр резьбы болта или винта. Шайба М12, например, говорит о том, что должна использоваться для фиксации крепежа с диаметром резьбы 12 мм. В таблицах ГОСТа каждому внутреннему диаметру соответствует наружный, а также толщина шайбы.
Материал подбирается по условиям эксплуатации. При монтаже деталей, на которые не влияют дополнительные внешние факторы, используется углеродистая сталь без покрытия. Для более прочных и ответственных соединений используются шайбы из качественных легированных сталей.
Для применения в контакте с агрессивной средой выбирают цветные сплавы (бронза, медь, латунь, алюминий), или корозионно-устойчивые стали 20×13. Применяется также нержавеющая сталь, обычно с добавкой хрома 40Х.
Характеристики метизов улучшаются, благодаря большому выбору защитных покрытий:
- цинкование (может быть горячим или гальваническим);
- кадмирование — вариант защиты шайб из меди, работающих в морской или пресной воде;
- многослойное гальваническое покрытие из меди, хрома, никеля значительно повышает износостойкость шайб.
Если для большинства метизов значимым параметром является класс прочности, для шайб используют понятие «твёрдость». Она определяет качество крепёжных деталей.
Для плоской шайбы DIN 125 класса А твёрдость составляет 140 HV и более, класса С — 100 HV (по Виккерсу). У гроверных шайб твёрдость должна равняться 90 HRB (по методу Бринелля).