Метизы — собирательное наименование для широкой группы металлических изделий, прежде всего крепёжных. Само слово является сокращением от словосочетания «металлические изделия». Без метизов невозможно ни одно промышленное производство, строительство или транспортная система: болты, гайки, шайбы, шпильки, заклёпки, гвозди, саморезы и иные виды крепёжных элементов обеспечивают соединение конструктивных элементов в единое целое.
Что относится к метизам: классификация и виды
Единой общепринятой классификации метизной продукции не существует, однако на практике устоялось несколько принципов разграничения.
По области применения
Метизы общего (широкого) назначения — крепёжные изделия для общестроительных, монтажных, ремонтных и бытовых работ: болты, гайки, шайбы, шурупы, саморезы, гвозди, дюбели, анкеры. Терминология и определения по всем видам крепёжных изделий общемашиностроительного применения установлены ГОСТ 27017-86 «Изделия крепёжные. Термины и определения».
Метизы промышленного назначения — изделия из специальных марок стали для ответственных конструкций: высокопрочные болты, заклёпки для авиационных конструкций, железнодорожный крепёж. Отличие от метизов общего назначения заключается не в наименовании изделия, а в марке стали, допусках на размеры, классе прочности и обязательном наличии документа о качестве.
По способу соединения
Разъёмные соединения — болты, винты, шпильки в комплекте с гайками: соединение можно неоднократно собирать и разбирать без разрушения деталей.
Неразъёмные соединения — заклёпки, дюбели, анкерные болты; создают постоянное соединение, демонтаж которого возможен только с разрушением крепёжного элемента.
По классу прочности
Все резьбовые крепёжные изделия делятся на 11 классов прочности, обозначаемых дробями от 3.6 до 12.9. Первая цифра обозначения умножается на 100 — это минимальный предел прочности на разрыв в МПа; произведение обеих цифр умножается на 10 — это минимальный предел текучести в МПа. Крепёж классов прочности 8.8 и выше относится к высокопрочному (временное сопротивление разрыву не менее 800 МПа).
Основные виды крепёжных метизов
|
Изделие |
Применение |
Основные ГОСТы |
|
Болты с шестигранной головкой |
Металлоконструкции, машиностроение |
ГОСТ 7798-70, ГОСТ 7805-70 |
|
Гайки шестигранные |
В комплекте с болтами и шпильками |
ГОСТ 5915-70, ГОСТ 5927-70 |
|
Шайбы плоские |
Распределение нагрузки под головкой болта |
ГОСТ 11371-78 |
|
Шайбы пружинные (гровер) |
Стопорение от самоотвинчивания |
ГОСТ 6402-70 |
|
Шпильки |
Соединение деталей с глухими резьбовыми отверстиями |
ГОСТ 22032-76 и др. |
|
Винты |
Соединение тонкостенных и малонагруженных деталей |
ГОСТ 1491-80 и др. |
|
Заклёпки |
Неразъёмные соединения листовых конструкций |
ГОСТ 10299-80 и др. |
|
Гвозди строительные |
Деревянные конструкции |
ГОСТ 4028-63 |
|
Саморезы |
Монтаж в дерево, металл, гипсокартон |
ГОСТ 11652-80 и др. |
Сырьё для производства метизов
Основным сырьём для производства метизной продукции служит калиброванная катанка и холоднотянутая проволока из углеродистых и легированных конструкционных сталей.
Для болтов, гаек и винтов общего назначения применяют стали:
- Ст3, Ст3кп — для изделий класса прочности 4.6–5.6;
- Сталь 20 по ГОСТ 1050-2013 — для класса прочности до 5.8;
- Стали 35, 45 по ГОСТ 1050-2013 — для классов прочности 6.8–8.8;
- Легированные стали 40Х, 30Х3МФ, 38ХА по ГОСТ 4543-2016 — для высокопрочного крепежа классов 10.9 и 12.9.
Для изделий, эксплуатируемых во влажной атмосфере и агрессивных средах, применяют нержавеющие стали А2 (08Х18Н10) и А4 (10Х17Н13М2Т) по ГОСТ 5632-2014.
Проволока для метизного производства должна соответствовать требованиям ГОСТ 17305-91 «Проволока из углеродистой конструкционной стали. Технические условия» и ГОСТ 9389-75 «Проволока стальная углеродистая пружинная. Технические условия».
Основные технологии производства метизов
Холодная высадка
Холодная высадка — наиболее распространённый и экономичный метод производства метизов. Представляет собой штамповку изделий из калиброванной проволоки или прутка без предварительного нагрева заготовки при комнатной температуре. Технологически это пластическая деформация металла ударным нагружением в штампах, при которой поперечные размеры заготовки увеличиваются, а длина уменьшается.
Принцип работы холодновысадочного автомата:
- Калиброванная проволока подаётся через правильное устройство в отрезную матрицу.
- Нож отрезает заготовку заданной длины и подаёт её на линию высадки.
- Пуансон последовательно (за 2–7 ударов на многопозиционных автоматах) формирует головку изделия.
- Выталкиватель удаляет готовую деталь из матрицы.
Производительность современных высадочных автоматов достигает 400 изделий в минуту. Метод применяется для производства болтов, винтов, шпилек, заклёпок, гвоздей и других изделий. Холодная высадка обеспечивает не только высокую скорость производства, но и улучшение механических свойств металла: за счёт деформационного упрочнения (наклёпа) прочность изделия повышается по сравнению с исходной заготовкой.
Накатка резьбы
После формирования головки болта или стержня шпильки на изделие наносится резьба. В метизном производстве преимущественно применяют накатку резьбы (накатывание роликами или плашками) — холодный метод формирования резьбового профиля без снятия стружки.
Преимущества накатки по сравнению с нарезкой:
- волокна металла не перерезаются, а огибают профиль резьбы — прочность и усталостная долговечность резьбового соединения выше;
- поверхность резьбы более гладкая и точная;
- производительность в 10–20 раз выше, чем при нарезке метчиком.
Нарезание резьбы метчиком или плашкой применяется для единичного и мелкосерийного производства, а также для внутренней резьбы (гаек) особо точных классов.
Горячая штамповка
Для крупноразмерных болтов и гаек диаметром свыше 36–48 мм, а также для изделий сложной формы применяют горячую объёмную штамповку — деформирование заготовки, нагретой до температуры 900–1200 °C в зависимости от марки стали. При нагреве сталь становится пластичной и требует значительно меньших усилий деформирования. Горячая штамповка позволяет формировать изделия с развитыми головками нестандартных форм.
Термическая обработка
Высокопрочный крепёж класса прочности 8.8 и выше подвергается термической обработке — как правило, закалке с последующим отпуском. Закалка обеспечивает высокую твёрдость и прочность, отпуск снимает внутренние напряжения и придаёт необходимую вязкость. Без термической обработки достижение требуемых механических свойств высокопрочного крепежа невозможно.
Антикоррозионные покрытия
Стальные метизы без защитного покрытия подвержены коррозии, что резко сокращает их ресурс. Основные виды покрытий:
Горячее цинкование — погружение изделий в расплавленный цинк при температуре около 450 °C. Обеспечивает надёжную барьерную и электрохимическую защиту от коррозии. Требования установлены ГОСТ 9.307-89 «Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля»: толщина покрытия — не менее 40 мкм и не более 200 мкм. Применяется для опорных конструкций, болтов ответственных соединений, арматуры мостов.
Гальваническое цинкование — осаждение цинка из электролита. Даёт более тонкое и равномерное покрытие (6–15 мкм) при более высокой адгезии к основному металлу. Применяется для метизов, используемых в сухих и умеренно влажных условиях.
Оксидирование — формирование оксидной плёнки на поверхности изделия. Обеспечивает ограниченную защиту от коррозии, применяется преимущественно для внутреннего применения.
Фосфатирование — нанесение фосфатного покрытия, улучшающего адгезию лакокрасочных материалов и обеспечивающего коррозионную стойкость в условиях умеренной влажности.
Отраслевые виды метизов и их специфика
Строительный крепёж
Строительные метизы — наиболее широкая и разнообразная группа. Включает:
- Анкерные болты — для крепления конструкций к бетону и кирпичной кладке;
- Дюбели и пробки — для крепления в пористые и полые основания;
- Фасадные саморезы — для монтажа навесных вентилируемых фасадов;
- Кровельные саморезы — с уплотнительной шайбой из EPDM-резины для монтажа профилированного листа.
Железнодорожный крепёж
Железнодорожный крепёж относится к группе продуктов специального назначения с наиболее жёсткими требованиями к прочности и стабильности характеристик. Применяется в системах верхнего строения пути. Основные виды и регулирующие ГОСТы:
|
Изделие |
Стандарт |
Назначение |
|
Болты клеммные |
ГОСТ 32696-2014 |
Крепление рельса к подкладке в раздельных рельсовых скреплениях |
|
Костыли железнодорожные |
ГОСТ 11530-93 |
Крепление рельсов и подкладок к деревянным шпалам |
|
Шайбы железнодорожные |
ГОСТ 18123-82 |
Применяются в узлах рельсовых скреплений под гайки болтов |
|
Шпальные винты |
ГОСТ 16016-2014 |
Крепление рельса к железобетонным шпалам в раздельных скреплениях |
Высокопрочный железнодорожный крепёж изготавливается из легированных сталей с термической обработкой. Класс прочности 8.8 соответствует пределу прочности на разрыв 800 МПа и пределу текучести 640 МПа.
Высокопрочный крепёж для металлоконструкций
Для соединения элементов стальных конструкций — мостов, промышленных каркасов, опор ЛЭП — применяют высокопрочные болтокомплекты. В строительстве применяются высокопрочные болты по ГОСТ Р 52644-2006 «Болты высокопрочные с шестигранной головкой для металлических конструкций. Технические условия». Болты для мостостроения изготавливаются из сталей марок 40Х, 30Х3МФ, 30Х2НМФА класса точности В, классов прочности 8.8, 10.9, 12.9.
Контроль качества и сертификация
Качество метизной продукции контролируется на всех этапах производства в соответствии с требованиями соответствующих ГОСТов:
- Входной контроль сырья — проверка химического состава и механических свойств проволоки и прутка по сопроводительным документам и результатам лабораторных испытаний.
- Операционный контроль — проверка геометрических параметров изделий (диаметр стержня, размер под ключ, длина, шаг резьбы) на соответствие допускам ГОСТа.
- Приёмочный контроль — испытания готовой продукции на механические свойства (предел прочности, предел текучести, ударная вязкость, твёрдость) согласно требованиям соответствующего стандарта.
- Контроль покрытий — проверка толщины и адгезии антикоррозионного покрытия по ГОСТ 9.307-89 и другим нормативным документам.
На каждую партию ответственной метизной продукции оформляется документ о качестве по ГОСТ ISO 10474-2016 — сертификат, подтверждающий соответствие фактических характеристик изделий требованиям нормативной документации.
Маркировка метизов
Маркировка крепёжных изделий содержит информацию, необходимую для идентификации изделия:
- Класс прочности — наносится на торец головки болта или грань шестигранника (например, 8.8, 10.9);
- Марку производителя — товарный знак предприятия-изготовителя;
- Тип и размер — обозначение по соответствующему ГОСТу (например, «Болт М16×60 ГОСТ 7798-70»);
- Материал — для нержавеющего крепежа указывается класс стали (A2, A4).
Наличие в маркировке обозначения межгосударственного или национального стандарта является гарантией того, что параметры изделия проверены и соответствуют установленным нормам.
Нормативная база метизного производства
Ключевые действующие государственные стандарты, регулирующие производство и применение метизов:
Терминология и общие требования:
- ГОСТ 27017-86 — термины и определения крепёжных изделий общемашиностроительного применения
Болты:
- ГОСТ 7798-70 — болты с шестигранной головкой, класс точности Б
- ГОСТ 7805-70 — болты с шестигранной головкой, класс точности А
- ГОСТ 7817-80 — болты с шестигранной головкой, класс точности В
Гайки:
- ГОСТ 5915-70 — гайки шестигранные, класс точности В
- ГОСТ 5927-70 — гайки шестигранные, класс точности А
- ГОСТ 5916-70 — гайки шестигранные низкие, класс точности В
Шайбы:
- ГОСТ 11371-78 — шайбы плоские, класс точности А
- ГОСТ 6402-70 — шайбы пружинные (гровер)
Высокопрочный крепёж:
- ГОСТ Р 52644-2006 — болты высокопрочные для металлоконструкций
- ГОСТ 22353-77 — болты высокопрочные для металлических конструкций (классическая версия)
Сырьё:
- ГОСТ 4543-2016 — металлопродукция из конструкционной легированной стали
- ГОСТ 1050-2013 — металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных сталей
- ГОСТ 5632-2014 — нержавеющие стали и сплавы
Антикоррозионная защита:
- ГОСТ 9.307-89 — покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля
Строгое соблюдение этих стандартов обеспечивает взаимозаменяемость метизов, безопасность соединений и предсказуемый ресурс конструкций в эксплуатации.
