Зубчатые стопорные шайбы (звёздчатые стопорные шайбы)
В реальных сборочных линиях отказ редко бывает “болт сломался” — это медленная потеря целостности соединения: микропроскальзывание под вибрацией, накопление продуктов фреттинга на границе раздела и отклонение электрического контакта от спецификации после повторной окраски или нанесения цинковых покрытий. Зубчатые стопорные шайбы (звёздчатые стопорные шайбы) разработаны для решения этой проблемы на границе раздела: зубцы создают локальное контактное давление, прорезают тонкие покрытия/оксиды и увеличивают трение под головкой крепежа. В листовых металлических корпусах, автомобильных кронштейнах и точках заземления это может определять разницу между стабильным путём передачи усилия затяжки и соединением, которое со временем “расшатывается”.
- Прорезают покрытия, обеспечивают контакт
- Предотвращают проворачивание под вибрацией
- Низкий профиль для ограниченных зазоров
- Соответствуют вариантам DIN 6797/6798
- Обеспечивают заземление, снижают сопротивление
- Несколько материалов, варианты покрытия
Технические характеристики
Наименование продукции
Зубчатые стопорные шайбы / Звёздчатые стопорные шайбы (внутренний и внешний зуб)
Стандарты
DIN 6797 (A/J), DIN 6798 (A/J/V), ASME B18.21.1 (варианты Type A/J)
Материал
Пружинная сталь (термообработанная), Нержавеющая сталь A2 (304) / A4 (316), Фосфористая бронза / Кремнистая бронза (электротехническая)
Классы прочности
Твёрдость по стандарту/типу; зависит от материала
Диапазон диаметров
Метрические M2–M30 (типично); дюймовые по запросу
Поверхностная обработка
Цинковое покрытие (прозрачное/жёлтое), механическое покрытие (программы, чувствительные к водородному охрупчиванию), чёрное оксидирование, пассивированная нержавеющая сталь, без покрытия/смазанные
Сертификаты
EN 10204 3.1 CoC/CoA по запросу; декларации RoHS/REACH по запросу; поддержка программ ISO 9001/IATF по проекту
1: Ослабление от вибрации, начинающееся с микропроскальзывания
Что происходит: При поперечной вибрации соединение испытывает микродвижения. Это движение полирует контактные поверхности, создаёт продукты фреттинга и снижает трение — затем усилие затяжки начинает снижаться.
Как работают зубчатые пружинные шайбы: Зубья создают высокое локальное контактное давление и увеличивают трение на поверхности под головкой болта/гайкой. Это повышает сопротивление малой амплитуде вращения на раннем сроке службы — полезно в кронштейнах, лёгких сборках и съёмных панелях, где пространство ограничено.
Техническое примечание: Для соединений с высокоэнергетической вибрацией (силовые агрегаты, железнодорожный транспорт, тяжёлое оборудование) зубчатая шайба не является “положительной блокировкой”. Рассматривайте её как усиление трения + средство для обеспечения электрического контакта, и рассмотрите клиновые пружинные шайбы или самоконтрящиеся гайки там, где риск потери преднатяга критичен.
2: Электрический контакт нарушается после покраски, анодирования или образования оксидного слоя
Что происходит: Окрашенные панели и оксидные плёнки повышают контактное сопротивление. Даже при правильном моменте затяжки электрический путь становится нестабильным при температурных циклах и влажности.
Как помогают пружинные шайбы (star lock): Зубья могут прокалывать тонкие покрытия для создания повторяемых точек контакта металл-металл, что делает их распространёнными в качестве заземляющих шайб / шайб для электрического контакта в корпусах и точках соединения жгутов.
3: Повреждение поверхности vs. требование “не должно скользить”
Компромисс: Внешние зубчатые конструкции обеспечивают сильное сцепление, но могут оставлять следы на сопрягаемых поверхностях; внутренние зубчатые версии уменьшают зацепление и визуальное воздействие.
Логика выбора:
Внешний зуб (DIN 6798 A / DIN 6797 A): максимальное зацепление/противовращение на доступных соединениях.
Внутренний зуб (DIN 6797 J / DIN 6798 J): чистый наружный диаметр, лучше там, где требуется гладкий периметр или малый зазор по наружному диаметру.
4: Гальваническая коррозия и смешанные металлы
Что происходит: Точка зацепления с проводимостью может ускорить гальваническую активность при смешивании нержавеющей стали, углеродистой стали и алюминия во влажных средах.
Меры по снижению риска: Соответствие материалов (A2/A4 для нержавеющих программ; покрытая углеродистая сталь для общего промышленного применения; бронза для электротехнических применений и стратегии коррозионной стойкости) и проверка солевым туманом или ожиданиями полевых испытаний.
Ниже приведены примеры справочных размеров часто используется для проверки чертежей и валидации спецификации. Окончательное принятие должно соответствовать действующей редакции применимого стандарта и вашим требованиям к чертежу. Приведённые здесь справочные размеры DIN 6798A основаны на опубликованном справочном листе DIN 6798:1971.
DIN 6798A — Пружинная шайба с внешними зубьями (Тип A / Внешние зубья): примерные размеры
| Диаметр резьбы (M) | d1 (внутренний диаметр, мм) | d2 (наружный диаметр, мм) | s (толщина, мм) |
|---|---|---|---|
| M3 | 3.2 | 6.0 | 0.4 |
| M4 | 4.3 | 8.0 | 0.5 |
| M5 | 5.3 | 10.0 | 0.6 |
| M6 | 6.4 | 11.0 | 0.7 |
| M8 | 8.4 | 15.0 | 0.8 |
| M10 | 10.5 | 18.0 | 0.9 |
| M12 | 13.0 | 20.5 | 1.0 |
| M16 | 17.0 | 26.0 | 1.2 |
| M20 | 21.0 | 33.0 | 1.4 |
| M24 | 25.0 | 38.0 | 1.5 |
| M30 | 31.0 | 48.0 | 1.6 |
DIN 6797 — Пружинные шайбы с внутренними зубьями (Тип J): примерные размеры
(Наружный диаметр и толщина — справочные значения, обычно указываемые для пружинных шайб с внутренними зубьями DIN 6797.)
| Диаметр резьбы (M) | d2 (наружный диаметр, мм) | s (толщина, мм) |
|---|---|---|
| M3 | 6.0 | 0.5 |
| M4 | 7.5 | 0.5 |
| M5 | 9.0 | 0.8 |
| M6 | 11.0 | 0.8 |
| M8 | 14.5 | 1.0 |
| M10 | 18.0 | 1.0 |
| M12 | 20.5 | 1.0 |
| M16 | 26.0 | 1.2 |
| M20 | 33.0 | 1.5 |
| M24 | 38.0 | 1.5 |
1) Определите реальную цель: фиксация vs. склеивание
Если требование заключается в только против вращения, убедитесь, что соединение имеет достаточный преднатяг и что проскальзывание в стыке является преобладающим видом отказа.
Если требование заключается в электрическое соединение, измерьте контактное сопротивление после сборки и после воздействия окружающей среды (влажность/тепловые циклы). Зубчатая шайба помогает, но выбор покрытий и гальванических покрытий всё же определяет долгосрочную стабильность.
2) Контролируйте усилие затяжки: момент затяжки — это косвенный показатель, а не цель
Используйте момент затяжки как входной параметр, но управляйте Преднатягом как целью. Смазка изменяет соотношение момент–преднатяг (разброс коэффициента K может быть большим), поэтому сборки со смешанным состоянием “сухая vs. смазанная” часто создают нестабильное усилие затяжки.
Практический метод: стандартизируйте состояние резьбы (сухая/смазанная), определите метод затяжки (только момент, момент-угол или контроль натяжения) и проводите аудит с периодическими испытаниями соединений.
3) Зацепление зубьев зависит от состояния поверхности
Зубьям требуется устойчивая опора. На мягком алюминии, тонком листе или пластиках, зубья могут вдавливаться, ослабляться и снижать преднатяг (классическое ослабление преднатяга). Рекомендуется:
переместить зубчатую шайбу на сторону заземления только, и использовать плоскую шайбу для распределения нагрузки, или
улучшить метод фиксации (самоконтрящаяся гайка / клиновые стопорные шайбы) для вибронагруженных соединений.
4) Ориентация и укладка шайб
Внутренние vs внешние зубья: выбор по зазору и требованию “захвата” (внешние захватывают сильнее; внутренние обеспечивают чистый наружный диаметр).
При установке с плоской шайбой размещайте зубчатую шайбу напротив токопроводящего основного металла когда требуется соединение.
5) Зазор отверстия и соосность (ISO 273)
Избыточный зазор отверстия может уменьшить эффективную площадь зацепления зубьев и увеличить микроперемещения. Используйте нормальные зазоры отверстий по ISO 273 если ваша сборка не требует плотной посадки; по возможности избегайте увеличенных отверстий на вибрационных соединениях.
6) Политика повторного использования
Рассматривайте зубчатые шайбы как одноразовые в большинстве контролируемых сборок. Если зубья сплющены, гальванизированные поверхности заедают или вы видите продукты фреттинга, замените — это признаки того, что состояние интерфейса изменилось.
Сопутствующие продукты
Часто задаваемые вопросы
Что такое зубчатая стопорная шайба (звёздчатая стопорная шайба)?
Зубчатая пружинная шайба — это тонкая шайба с радиальными зубьями, которые увеличивают трение и создают высокое локальное контактное давление под головкой крепёжного изделия. Она помогает противостоять вращению и может прокалывать лёгкие покрытия для улучшения электрического контакта в заземляющих приложениях.
В чём разница между пружинными шайбами DIN 6797 и DIN 6798?
DIN 6797 обычно относится к “зубчатым” (противоотрывным) шайбам, а DIN 6798 — к “серратированным” зубчатым формам и включает варианты, такие как внешние (A), внутренние (J) и потайные (V). На практике выбор зависит от требуемой геометрии зубьев, зазора и от того, используются ли они с потайными винтами.
Следует ли выбрать внутреннюю или внешнюю зубчатую пружинную шайбу?
Выбирайте шайбы с внешними зубьями, когда требуется максимальное сцепление и предотвращение проворачивания, и выбирайте шайбы с внутренними зубьями, когда важны внешний диаметр, риск зацепления или внешний вид. Внешние зубья обычно обеспечивают более сильное сцепление с поверхностью; внутренние зубья сохраняют внешний край гладким.
Достаточно ли зубчатых пружинных шайб для высоковибрационных соединений?
Не всегда — в высоковибрационных или критически важных для безопасности соединениях зубчатые шайбы не следует рассматривать как надёжный метод фиксации. Они могут улучшить трение на стыке, но самоконтрящиеся гайки, клиновые стопорные шайбы или стратегии фиксации резьбы часто более надёжны для поддержания преднатяга.
Могут ли пружинные шайбы (Grower) обеспечивать заземление через краску или покрытие?
Да, пружинные шайбы (star lock washers) могут улучшить заземление, пробивая тонкие покрытия и создавая несколько точек металл-металл контакта. Для стабильных результатов контролируйте толщину покрытия, проверяйте сопротивление контакта после сборки и учитывайте стратегию защиты от коррозии (сочетание материалов и условия эксплуатации).