Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Вопрос, из какого материала делают пружинные шайбы и стопорные кольца, имеет короткий и предметный ответ: рессорно-пружинная углеродистая или легированная сталь повышенной твёрдости после термообработки — закалки и среднего отпуска. Для крепежа обычного назначения это марганцовистая сталь 65Г, для ответственных пружинящих элементов — кремнистая 60С2А, для коррозионных сред — мартенситная нержавеющая 30Х13 (3Х13), для специальных применений — аустенитная нержавеющая 12Х18Н10Т и безоловянная кремний-марганцевая бронза БрКМц3-1.
Главное требование к материалу пружинной шайбы (гровера) и упорного стопорного кольца — устойчивая упругость в широком диапазоне нагрузок при сохранении геометрии после многократного сжатия или разведения. Это требование обеспечивается не только маркой проволоки или ленты, но и термообработкой, контролем твёрдости и защитными покрытиями. Ниже разбираем нормативную базу, марки сталей, режимы термообработки и виды антикоррозионных покрытий по действующим стандартам.
Пружинная шайба (гровер) — разрезное кольцо с разведёнными по высоте концами, устанавливаемое в резьбовом соединении между опорной поверхностью гайки или головки винта и закрепляемой деталью. При затяжке гайки шайба сплющивается, накапливая упругую энергию; её разведённые концы упираются в опорные поверхности и препятствуют самоотвинчиванию резьбы. Гровер по своему назначению — контрящий элемент, дополнительная нагрузка передаётся не через него, а через резьбу.
Стопорное (упорное пружинное) кольцо устанавливается в кольцевую канавку на валу или в отверстии корпуса и фиксирует от осевого смещения подшипники качения, втулки и иные детали узла. Кольцо работает на упругую деформацию при заведении в канавку и на осевую нагрузку в рабочем положении — поэтому его материал должен обеспечивать пружинящие свойства, заданную твёрдость и стабильность размеров после многократной установки.
И гроверная шайба, и стопорное кольцо — это пружинящие элементы. Базовый материал у них общий: рессорно-пружинная сталь с термообработкой. Различия — в форме сечения проволоки или ленты и в дополнительных требованиях по форме и размерам.
Действующий межгосударственный стандарт на пружинные шайбы для болтов, винтов и шпилек с диаметром резьбы от 2 до 48 мм — ГОСТ 6402-70 «Шайбы пружинные. Технические условия» (с Изменениями № 2, 3; стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2665-80). Стандарт устанавливает четыре типа исполнения: Н — нормальные с квадратным поперечным сечением, Т — тяжёлые с квадратным сечением, ОТ — особо тяжёлые с квадратным сечением, Л — лёгкие с прямоугольным сечением.
По п. 2.1 ГОСТ 6402-70 пружинные шайбы должны изготавливаться из проволоки по ГОСТ 11850-72 или по другой нормативно-технической документации из стали марок 65Г, 70 и 3Х13. Допускается изготовление пружинных шайб из бронзы марки БрКМц3-1 по ГОСТ 18175-78 или других цветных сплавов.
По п. 2.3 ГОСТ 6402-70 стальные пружинные шайбы должны иметь твёрдость 41,5–49,5 HRCэ (HRC 40–48), бронзовые — не менее 90 HRB. Допускается увеличение твёрдости до 51,5 HRCэ (HRC 50) для шайб, изготовленных из стали 70. Контроль твёрдости проводится по методике ГОСТ 9013 (метод Роквелла, шкала С).
Стандарт ГОСТ 6402-70 нормирует диапазон диаметров резьбы от 2 до 48 мм. Шайбы типа ОТ (особо тяжёлые) изготавливаются только в части этого диапазона; конкретные размеры приведены в основных таблицах стандарта.
Пружинные упорные плоские кольца охватываются комплектом действующих стандартов:
По п. 1.2 ГОСТ 13944-86 кольца должны изготовляться из рессорно-пружинной стали марки 65Г по ГОСТ 14959. Сортамент — холоднокатаная лента по ГОСТ 2283 или плющеная лента по ГОСТ 10234. В примерах условных обозначений стандартов (ГОСТ 13940–13943) допускается и сталь марки 60С2А для исполнений с повышенными требованиями к пружинящим характеристикам. Возможные покрытия — по ГОСТ 9.303.
Пружинящие свойства колец должны обеспечивать многократную установку: после трёхкратного разведения (для наружных колец) или сжатия (для внутренних) их рабочий диаметр должен оставаться в пределах допуска. Контроль выполняется измерением рабочего диаметра после нагружения; рабочие кромки выполняются острыми, без скруглений и фасок, влияющих на работу замка.
Согласно ГОСТ 13944-86, осевая нагрузка на кольцо нормируется при выполнении ряда условий: острые рабочие кромки, отсутствие скруглений у основания канавки, плотная посадка детали без зазора и предел прочности материала вала или отверстия не менее 300 Н/мм². При невыполнении любого из условий допускаемая осевая нагрузка снижается.
Действующий стандарт на металлопродукцию из рессорно-пружинных сталей — ГОСТ 14959-2016 «Металлопродукция из рессорно-пружинной нелегированной и легированной стали. Технические условия» (введён в действие с 1 января 2018 года; заменил ГОСТ 14959-79).
Сталь 65Г — основной материал для массового производства гроверных шайб и стопорных колец общего назначения. Её преимущества — приемлемая стоимость, освоенная технология, стабильное поведение при холодной деформации и закалке. Главное эксплуатационное ограничение — отсутствие собственной коррозионной стойкости: без защитного покрытия пружинная шайба или кольцо из 65Г подвержены атмосферной коррозии.
60С2А обеспечивает более высокий предел упругости и сохраняет пружинящие характеристики при повышенных рабочих температурах и нагрузках. В исполнениях стопорных колец повышенной точности и большего условного диаметра 60С2А выбирается чаще, чем 65Г, особенно при многократной переустановке колец.
Когда условия эксплуатации включают повышенную влажность, морскую или химически агрессивную среду, обычные углеродистые пружинные стали с защитным покрытием уступают место коррозионностойким маркам, в которых стойкость заложена в самом сплаве.
Мартенситная хромистая нержавеющая сталь по ГОСТ 5632 (классификация коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сплавов). Содержит около 13% хрома, что обеспечивает базовую коррозионную стойкость в условиях атмосферы и пресной воды, при этом сохраняет способность к закалке и получению высокой твёрдости — то, что необходимо для пружинных свойств. По ГОСТ 6402-70 эта марка прямо предусмотрена для пружинных шайб как «нержавеющая» альтернатива 65Г и 70.
Аустенитная хромоникелевая нержавеющая сталь по ГОСТ 5632-2014 (около 18% хрома, 10% никеля, стабилизирована титаном). Применяется в широком интервале температур от минус 196 до плюс 600 °C, устойчива к разбавленным растворам азотной, уксусной, фосфорной кислот, к растворам щелочей и солей. Сталь немагнитная, обладает высокой пластичностью и ударной вязкостью. Используется для пружинных шайб и стопорных колец в пищевой, химической, криогенной технике, а также там, где требуется немагнитность.
Аустенитная сталь 12Х18Н10Т не упрочняется традиционной закалкой так, как мартенситные стали, и обеспечивает пружинящие свойства за счёт нагартовки (холодной деформации). Это нужно учитывать при подборе изделий: уровень упругости и допустимая твёрдость у изделий из 12Х18Н10Т отличаются от значений для 65Г и 30Х13.
Безоловянная кремний-марганцевая бронза по ГОСТ 18175-78 (стандарт на безоловянные бронзы, обрабатываемые давлением). Содержит около 3% кремния и 1% марганца. Сочетает удовлетворительные пружинящие свойства, коррозионную стойкость и хорошую обрабатываемость. Бронзовые шайбы применяются в электротехнических узлах, во взрывобезопасных исполнениях, в подвижных соединениях, где недопустим контакт двух стальных деталей. По ГОСТ 6402-70 твёрдость бронзовых шайб нормируется не менее 90 HRB.
Сама по себе углеродистая или легированная сталь не имеет тех пружинящих свойств, которые требуются от гровера или стопорного кольца. Базовые свойства материала формируются термической обработкой — закалкой с последующим отпуском, при которой одновременно достигаются высокая твёрдость, требуемый предел упругости и достаточная вязкость, исключающая хрупкое разрушение при изгибе.
Конкретные температуры нагрева под закалку и отпуск задаются заводской технологической документацией и зависят от марки стали, сечения и требуемой твёрдости. Стандарты на пружинные шайбы и стопорные кольца нормируют конечный результат — твёрдость и поведение при контрольных испытаниях — а не сам режим термообработки.
Шайбы и кольца из углеродистых и низколегированных рессорно-пружинных сталей не имеют собственной коррозионной стойкости — её обеспечивают гальваническими и химическими покрытиями. Общие требования к выбору металлических и неметаллических неорганических покрытий установлены ГОСТ 9.303-84 (ЕСЗКС); технические требования к самим покрытиям — ГОСТ 9.301-86; качество — ГОСТ 9.302.
Для пружинных шайб и стопорных колец из закалённых высокоуглеродистых сталей критична проблема наводороживания — насыщения поверхностного слоя водородом при гальваническом нанесении покрытия, что приводит к хрупкости и риску разрушения под нагрузкой. По примечанию ГОСТ 9.303-84 кадмиевые покрытия на стальных пружинных деталях рекомендуется наносить из нецианистых электролитов без блескообразователей, а сами детали после покрытия подвергают термообработке (низкотемпературный отпуск для удаления водорода). Аналогичные предосторожности необходимы при цинковании.
Кд9.хр
2В30.60С2А.Кд6.хр
Для изделий, эксплуатируемых в герметичных объёмах при контакте с органическими материалами, которые при старении могут выделять летучие коррозионно-агрессивные вещества, по ГОСТ 9.303-84 цинковые и кадмиевые покрытия без дополнительной защиты лакокрасочными материалами не допускаются.
Подбор материала пружинной шайбы или стопорного кольца ведётся по совокупности факторов: класс точности изделия и его рабочая нагрузка, климатическое исполнение и категория размещения, состав окружающей среды (атмосфера, вода, агрессивные среды), требования к немагнитности, температурный диапазон, требования по многократности переустановки.
По ГОСТ 6402-70 пружинные шайбы изготавливают из проволоки по ГОСТ 11850-72 из стали марок 65Г, 70 и 3Х13. Допускается применение бронзы БрКМц3-1 по ГОСТ 18175-78 и других цветных сплавов. Стальные шайбы должны иметь твёрдость 41,5–49,5 HRCэ; для шайб из стали 70 допускается до 51,5 HRCэ; бронзовые — не менее 90 HRB.
Согласно ГОСТ 13944-86 «Кольца пружинные упорные плоские и канавки для них. Общие технические условия», основной материал — рессорно-пружинная сталь 65Г по ГОСТ 14959. В примерах условных обозначений конкретных стандартов (ГОСТ 13940–13943) предусмотрена также сталь 60С2А с защитным покрытием. Сортамент — холоднокатаная или плющеная лента.
65Г — углеродистая рессорно-пружинная сталь с легированием марганцем (около 1%); содержание углерода около 0,65%. 60С2А — легированная высококачественная сталь с кремнием (около 2%); содержание углерода около 0,60%. 60С2А обеспечивает более высокий предел упругости и глубокую прокаливаемость, поэтому применяется для пружинных деталей повышенной ответственности, в том числе для стопорных колец с многократной переустановкой.
Закалка с последующим средним отпуском формирует структуру отпущенного мартенсита с высоким пределом упругости. После термообработки стальные шайбы должны иметь твёрдость в нормированном диапазоне по ГОСТ 6402-70 и выдерживать испытания на сжатие пакета (не менее 10 шайб в течение 24 ч) и изгиб концов на 45° без трещин.
Выбор покрытий — по ГОСТ 9.303-84 (ЕСЗКС). Массово применяются цинковое (часто с хроматированием), кадмиевое (для морских и тропических условий, обычно с хроматированием или фосфатированием), оксидное (воронение с промасливанием), фосфатное. Толщина и вид покрытия указываются в маркировке изделия (Ц, Кд, Окс, Фос и др.) с числовым значением толщины в микрометрах.
В условиях повышенной влажности, в морской и пищевой средах, в химической промышленности, при работе с растворами кислот, щелочей и солей, а также там, где требуется немагнитность. Для шайб — мартенситная сталь 30Х13 (3Х13) прямо предусмотрена ГОСТ 6402-70. Для применений в широком температурном диапазоне (от криогенных до повышенных температур) и в более агрессивных средах применяют аустенитную сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-2014.
Высокоуглеродистые рессорно-пружинные стали (65Г, 60С2А и аналоги) обладают низкой свариваемостью: в зоне термического влияния образуются закалочные структуры повышенной хрупкости, велик риск трещин. Поэтому пружинные шайбы и стопорные кольца сваркой не соединяются и не ремонтируются — это конструктивно одноразовые или многоразовые упругие элементы, но не объект сварной обработки.
При гальваническом нанесении покрытий (цинкование, кадмирование) в поверхностный слой высокоуглеродистой закалённой стали проникает водород, повышающий хрупкость и риск замедленного разрушения под нагрузкой. По ГОСТ 9.303-84 для пружинных деталей рекомендуется применение специальных электролитов и обязательная термообработка (низкотемпературный отпуск) после нанесения покрытия для удаления водорода.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.