11 ключевых автомобильных крепежных элементов, которые должен знать каждый инженер

Автомобильная промышленность производит детали, которые могут функционировать только при соединении с другими компонентами в процессе сборки. В связи с этим производство автомобильных деталей опирается на конструкции с высокими допусками и включает элементы соединения, среди которых крепежи занимают центральное место.

Крепежные изделия критически важны в производстве автозапчастей, поскольку обеспечивают сборку и функционирование компонентов. Существует множество типов автомобильных крепежей, классифицируемых по материалам, конструкции и назначению. В данной статье рассматриваются основные виды крепежей, их функции и сферы применения.

Автомобильные крепежи по материалам

Наиболее распространенный способ классификации автомобильных крепежей — по материалу изготовления. В общем случае выделяют две категории: металлы и пластики, каждая из которых обладает уникальными свойствами и областями применения.

Металлические автомобильные крепежи

Как правило, металлические крепежи изготавливают из железа, алюминиевых сплавов и меди. В зависимости от выбранного материала они демонстрируют разные механические характеристики: прочность, долговечность и коррозионную стойкость.

Металлические крепежи выпускаются в виде болтов, гайк, пружин и винтов. Они долговечны, пригодны для повторного использования и применяются для соединения и крепления тяжелых автомобильных узлов, подвески и деталей двигателя.

Металлические крепежи также подвергаются поверхностной обработке для улучшения функциональности и эстетики. Распространенные примеры — оцинкование и анодирование, повышающие защиту от коррозии и износостойкость.

Пластиковые автомобильные крепежи

Пластиковые крепежи являются оптимальным выбором при сочетании хороших механических свойств с высокими эстетическими требованиями. Они широко используются для изготовления штифтов, распорок, соединителей, шайб и других элементов из композитных материалов, включая резину.

Основным материалом для пластиковых крепежей служит винил, обладающий высокой разрывной прочностью и хрупкостью. Поэтому они применяются для разового использования или в узлах, требующих частой замены. Кроме того, они дешевле металлических, не проводят электричество и не ржавеют.

11 распространенных типов автомобильных крепежей

Помимо классификации по материалам, крепежи делят по функциональному назначению. Ниже приведены основные типы, которые должен знать инженер.

Гайки

Гайка — небольшой металлический элемент из железа или алюминиевых сплавов с внутренней резьбой, наносимой, в том числе, методами 3D-печати. Она надевается на болт и вместе с шайбами обеспечивает надежное крепление. Самый распространенный тип — шестигранная гайка. Другие виды:

• Гайки-шляпки (Cap nuts) — доступны для затяжки только с одной стороны, вторая имеет гладкий полусферический наконечник для безопасности.
• Бочковые гайки (Barrel nuts) — цилиндрические, устанавливаются в отверстие перпендикулярно оси болта.
• Фланцевые гайки (Flange nuts) — имеют увеличенный диаметр основания, выполняющий функцию шайбы.
• Рифленные гайки (Knurled nuts) — с крупным заточенным диаметром для ручной затяжки.

Болты

Болт — крепеж с частично резьбоватым стержнем и неконусным концом. Нерезьбовая часть (шайба) обеспечивает точность центрирования и уменьшает абразивный износ. Болты изготавливают из железа и алюминиевых сплавов. Основной тип — шестигранный болт. В комплекте с гайкой или шайбой применяется для крепления компонентов двигателя, приборной панели, рычагов подвески. Разновидности:

• Болты с фланцем (Hex flange bolts) — с встроенной шайбой под головкой для распределения нагрузки.
• Шплинтовые болты (Carriage bolts) — с полукруглой головкой и увеличенным подголовником.
• Болты с самофиксацией (Place bolts) — с фризыбельным шестигранником, предотвращающим самопроизвольное ослабление от вибраций.

Винты

Винт — крепеж с полностью конусным резьбоватым стержнем, соединяющий две детали. Он может формировать резьбу в отверстии (саморезы) или взаимодействовать с заранее нанесенной резьбой (винты-машинные). В отличие от болта, не требует гайки или шайбы — резьба сама обеспечивает фиксацию.

Наиболее распространен — шестигранный винт, аналогичный болту, но без шайбы. Другие типы:

• Винты с потайной головкой (Countersunk) — головка входит в деталь вровень с поверхностью.
• Винты с цилиндрической головкой (Cap head) — с валковой головкой и внутренним шестигранником.
• Винты с полукруглой головкой (Pan head) — с куполообразной головкой и гнездом.
• Деревянные винты.
• Саморезы.
• Фундаментные болты (Coach screw) — крупные саморезы с шестигранной головкой для высокого крутящего момента.

Крепежи для автомобильного проектирования

В автомобилестроении используются специализированные крепежи с разным уровнем надежности и производительности.

Самоклининговые крепежи (Self-Clinching Fasteners)

Одноразовые постоянные крепежи для соединения листовых деталей. Имеют заточенное кольцо, предотвращающее вращение. Выпускаются в виде штифтов, гаек, шпилек, закладных и распорных элементов.

Риветные крепежи (Riveting Fasteners)

Ривет — крепеж с головкой и хвостом на противоположных концах. Изготавливаются из стали или алюминия для постоянного соединения. Виды: тяговые, глухие, трубчатые, расщепленные — для соединения двух и более деталей.

Слепые резьбовые втулки (Blind Threaded Inserts)

Имеют слепую резьбу, позволяющую монтировать с одной стороны панели. Подходят для соединения труб, профилей и закрытых профилей.

Шпильки (Studs)

Шпильки — крепежи с наружной резьбой по всей длине или на концах, без головки (или с ней). Часто ввариваются в детали постоянно. Позволяют соединять узлы с двух сторон гайками. Классический пример — шпильки колес для крепления дисков.

Шайбы (Washers)

Шайба — плоский диск с центральным отверстием. Применяется с болтом и гайкой для распределения нагрузки, предотвращения ослабления, устранения течей и снижения трения. Форма и тип зависят от конкретного узла: осевой подшипник, шарнир и др.

Зажимы (Clips)

Важные крепежи из пластика или металла. Просты в монтаже, используются для позиционирования и удержания внутренних панелей, карт дверей, пластиковых бамперов. Могут быть многоразовыми и одноразовыми.

Хомуты (Clamps)

Распространенные крепежи для фиксации шлангов и труб на двигателе. Обычно металлические, реже пластиковые. Классическая конструкция с винтом для затяжки обеспечивает герметичность и надежное удержание.

Пружины (Springs)

Металлические крепежи (пружинные зажимы, штифты, шайбы), работающие на упругой деформации. Создают натяжение между компонентами, обеспечивая надежное соединение при возможности легкой разборки. Пример — R-образные штифты, предотвращающие съезд колеса с вала.

Штифты (Pins)

Фиксируют компоненты, допуская определенное перемещение. Изготавливаются из пластика и металлов. В автопроме: шплинты (запрещают осевое перемещение вала в колесах), lynch-штифты (внедорожники), шплинты с ухом (тормозные системы).

Специальные крепежи (Specialty Fasteners)

Имеют уникальную конструкцию для специфических задач, материалов или условий. Применяются, когда стандартные решения не подходят. Требуют обязательного тестирования перед серийным применением.

Крепежи с поверхностным монтажом (Surface Mount Fasteners)

Используют технологию поверхностного монтажа (SMT): крепеж паяется непосредственно на контактную площадку печатной платы. Исключает повреждение деталей при установке, ускоряет сборку, снижает брак.

Резьбовые втулки с затяжкой (Broaching Fasteners)

Выпускаются в виде шпилек, гаек, распорок. Прессованы в недуктильные материалы или алюминий с ограниченной твердостью. Простая установка, альтернатива SMT там, где она неприменима.

SI® Fasteners

Специальные втулки для соединения пластиковых деталей, требующих прочной постоянной резьбы. Идеальны для частых циклов сборки-разборки.

Важность правильной затяжки автомобильных крепежей

Правильный выбор крепежа важен, но критически значима и качественная затяжка. Недостаточный момент на двигателе приводит к самопроизвольному ослаблению болтов и невозможности завести автомобиль. В тормозных системах это прямо увеличивает риск аварий.

Ошибка в выборе пары крепежей может привести к серьезному ухудшению характеристик автомобиля или повреждению деталей.

Нужен крепеж для тестирования автопродуктов?

Подбор правильных крепежей — ответственный процесс. RapidDirect предлагает изготовление любых типов автомобильных и авиационных крепежей для прототипов и серийных изделий по вашим требованиям.

Наши инженеры обладают опытом в ЧПУ-обработке, листовом металле и 3D-печати, консультируют по проектированию и производят качественный металлический и пластиковый крепеж с высокой точностью. Загрузите чертежи сегодня — получите мгновенный расчет и бесплатный DFM-анализ.

Бонус: Как исключить риски ослабления автомобильных крепежей

Учитывая риски для безопасности, критически важно обеспечить надежную затяжку. Основные меры:

Выбор надежных материалов

Материал определяет свойства крепежа. Металлы (железо, алюминий) — прочны и долговечны. Пластик (винил) — менее долговечен, но удобен для заменяемых узлов.

Предварительная оценка назначения

Анализ назначения снижает затраты на труд и ремонт. Свойства материала должны соответствовать условиям работы. Использование металла в разменных узлах — нерационально.

Тестирование крутящего момента

Момент — вращательная сила затяжки. Контроль момента минимизирует риск ослабления.

Тестирование натяжение-момент (Torque-tension testing)

Измерение момента для достижения заданного натяжения на стенде типа Skidmore-Wilhelm.

Тестирование опорной поверхности (Bearing surface testing)

Оценка влияния площади и шероховатости поверхности на трение.

Коэффициент трения (Coefficient of Friction)

Измерение кинетического и статического сопротивления при смещении поверхностей.

Заключение

Крепежи — ключевой элемент соединения автодеталей, обеспечивающий их функционирование и сборку. Разнообразие типов и конструкций обусловлено материалами и функциями. Статья рассмотрела основные виды крепежей в автопроме, их назначение и применение. Есть вопросы по производству? Обращайтесь к нам.

FAQ

Каковы 3 основных типа резьбовых крепежей?

Болты, винты и шпильки. Шестигранные болты — самые распространенные в автопроме.

Сколько крепежей в автомобиле?

Около 3500 единиц.

Какой самый прочный материал для крепежей?

Титан. Благодаря долговечности применяется в авиации и медицине для ответственных узлов.