Из всех видов соединений, применяемых в машиностроении, самыми распространенными являются резьбовые. Они обеспечивают надежное скрепление деталей, а также обладают другими достоинствами:

• просты и удобны в сборке и разборке;
• имеют небольшие габариты;
• допускают точную установку соединяемых деталей;
• обеспечивают практически любую степень затяжки. 

Основными крепежными элементами резьбовых соединений являются болты, винты, гайки, шпильки.

Одним из обязательных условий качественного соединения является стабильное усилие затяжки. В его отсутствие крепеж быстро выходит из строя под воздействием циклических и динамических нагрузок. Заданное усилие затяжки гайки, к примеру, обеспечивается путем ее завинчивания с определенным моментом. Однако  от 60 до 90 % прилагаемых при этом усилий расходуется на преодоление сил трения в витках резьбы. Средние значения коэффициентов трения установлены и приводятся в специальных справочниках,  но могут существенно варьироваться в зависимости от конструкционных материалов деталей и условий внешней среды, в которой работают резьбовые соединения.

Сложность нормирования затяжки приводит к ее неравномерности, в результате чего стык может деформироваться и потерять герметичность. Для решения этой проблемы существуют специальные смазки для резьбовых соединений, позволяющие снижать коэффициент трения и контролировать усилие затяжки, обеспечивая ее стабильность. Кроме того, смазки защищают крепежные элементы от воздействия агрессивных факторов внешней среды и обеспечивают их беспроблемный демонтаж после продолжительной эксплуатации.

Нередко смазке резьбовых соединений не уделяется достаточно внимания, еще чаще для этих целей применяются неподходящие смазочные материалы. К примеру, индустриальные масла снижают коэффициент трения только при сборке и обеспечивают сравнительно непродолжительную защиту от коррозии. При нагреве свыше 80 °С масло начинает интенсивно окисляться, коксоваться и перестает выполнять свои функции.

В ходе лабораторных испытаний масла на болтах M12 x 60 x 1,75 класса 8.8 выявлено, что при затяжке моментом 76,1 Н•м демонтировать их без повреждений возможно только после выдержки (в течение суток) при комнатной температуре. Повышение температуры до 300 °С привело к срезу болта при попытке разборки. Это доказывает, что в таких условиях работы необходимо применять другие смазочные материалы.

Резьбовые соединения применяются практически в любом промышленном оборудовании. Машины, механизмы, инструменты работают в самых различных условиях, поэтому резьбовые соединения имеют широкий диапазон температур и нагрузок, в разной степени подвержены влиянию влаги, пыли и других агрессивных факторов окружающей среды. Очевидно, что универсального смазочного материала, который отвечал бы всем возможным требованиям, не существует, поэтому выбор резьбовой смазки необходимо осуществлять с учетом особенностей конструкции и условий работы конкретного соединения.

Например, детали соединений, работающих в агрессивных средах, изготовлены из коррозионно-стойких сталей и сплавов, а детали крепежей, подвергающихся действию высоких температур, – из жаропрочных сталей. Особенность аустенитных сталей состоит в отсутствии на их поверхностях прочных оксидных пленок, препятствующих схватыванию. Вязкость и низкие антифрикционные свойства твердых сталей и сплавов способствуют образованию задиров на витках резьбы, затрудняющих их монтаж и демонтаж. В связи с этим смазки для деталей резьбовых соединений из таких материалов должны выступать в качестве разделительной среды, препятствующей контакту металл-металл.

Резьбовые соединения обычной точности особенно подвержены коррозии, так как не являются герметичными. Демонтаж таких соединений проблематичен и может сопровождаться повреждением элементов (рис. 1).

Рис. 1. Повреждение болтов из-за коррозии

Установка прокладок под гайки в целях обеспечения необходимой герметичности малоэффективна.  Намного результативнее предварительное нанесение на резьбу смазочного материала, выполняющего функции уплотнения, герметизации и защиты соединения от коррозии.

Наиболее популярным методом антикоррозионной защиты крепежа является цинкование. Несмотря на достаточную эффективность, у этого способа есть существенные недостатки: неэкологичность и высокий коэффициент трения оцинкованных элементов. При монтаже таких соединений обязательно требуется применение специального смазочного материала.

Резьбовые соединения, эксплуатируемые в условиях экстремально высоких температур (более 600 °С), предъявляют особые требования к смазочным материалам. В их составе не должны присутствовать свинец и цинк, так как эти вещества плавятся при относительно низких температурах и диффундируют в резьбовую поверхность, вызывая ее охрупчивание и образование трещин. Под воздействием дополнительных напряжений от внешних сил интенсивность этих процессов увеличивается.

Смазки для резьбовых соединений из жаростойких сплавов с никелем не должны содержать серу, фтор, хлор и некоторые другие элементы, присутствующие в обычных смазках. Взаимодействуя с никелем, эти вещества образуют  соединения, приводящие к появлению внутренних напряжений в материале, образованию трещин и даже внезапному разрушению крепежа, что может стать причиной аварии.

В линейке Molykote от компании Dow Corning имеются материалы, разработанные специально для резьбовых соединений: пасты, антифрикционные покрытия, дисперсии, очистители и другие продукты. Их свойства отвечают практически всем возможным условиям эксплуатации оборудования.

Для выбора смазочного материала исходя из условий работы резьбовых соединений и  характерных проблем при их эксплуатации рекомендуется использовать нижеследующую таблицу (табл.1). В ней учтены все характеристики и многолетний опыт применения материалов Molykote. 

Таблица 1. Проблемы, решаемые материалами Molykote 

Типичные проблемы	Материалы для решения
Большой разброс усилия затяжки	Molykote 1000, Molykote P-37, Molykote D-7405
Образование задиров на резьбах и разрушение деталей при монтаже и демонтаже из-за высоких нагрузок	Molykote G-Rapid Plus, Molykote HSC Plus, Molykote P-37, Molykote D-321R, Molykote D-3484
Коррозия и повреждение резьб соединений, подверженных воздействию коррозионно-активных сред	Molykote Cu-7439 Plus, Molykote P-40
Фреттинг-коррозия и образование задиров на резьбах деталей из аустенитных нержавеющих сталей	Molykote D Paste, Molykote P-74, Molykote 1000, Molykote D-321R
Фреттинг-коррозия и образование задиров на резьбах оцинкованных деталей	Molykote G-Rapid Plus, Molykote D-321R, Molykote D-3484
Повреждение болтов из жаростойких сплавов из-за образования трещин в витках резьбы	Molykote P-37
Затрудненный демонтаж из-за коррозии и прикипания	Molykote Multigliss, Molykote Supergliss
Коррозия при хранении и транспортировке	Molykote Metal Protector Plus

 

Резьбовые пасты Molykote

 

Самым распространенными материалами Molykote для обслуживания крепежей являются резьбовые пасты. Они представляют собой твердые смазочные материалы, диспергированные в масле. В качестве твердых смазок могут выступать графит, дисульфид молибдена, оксиды, гидроксиды, фосфаты металлов, высокодисперсные  порошки меди и специальные композиции. Их содержание в пасте достигает 60 %.

Состав и характеристики резьбовых паст Molykote приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики резьбовых паст Molykote

Наименование пасты	Цвет	Базовое масло	Твердые смазочные материалы	Верхний предел рабочих температур, °С	Несущая способность (нагрузка сваривания по DIN 51350 pt. 4), H	Коэффициент трения в болтовом соединении (М12, материал 8.8) для головки болта/для резьбы
Molykote 1000	коричневый	минеральное	графит, медь	+650	4800	0,08/0,13
Molykote Cu-7439 Plus	медный	частично синтетическое	медь	+650	2500	0,10/0,17
Molykote D Paste	беловатый	минеральное	белые твердые смазки	+250	2600	0,08/0,13
Molykote G-n Plus	черный	минеральное	графит, дисульфид молибдена, специальные	+450	2800	0,06/0,12
Molykote G-Rapid Plus	черный	минеральное	графит, дисульфид молибдена	+450	5300	0,06/0,10
Molykote HSC Plus	медный	минеральное	дисульфид молибдена, медь, специальные	+1100	4800	0,09/0,14
Molykote P-37	серо-черный	частично синтетическое	графит, специальные	+1400	4400	0,09/0,15
Molykote P-40	желто-коричневый	частично синтетическое	политетра-фторэтилен, белые твердые смазки	+1200	3000	0,08/0,16
Molykote P-74	серо-черный	синтетическое	графит, специальные	+1500	4800	0,08/0,13

Известно, что прочность резьбового соединения во многом зависит от распределения нагрузки по виткам резьбы. В болтовом соединении обычной конструкции гайка и болт испытывают противоположные нагрузки: гайка работает на сжатие, болт – на растяжение. При этом большую часть нагрузки воспринимают витки болта, расположенные ближе всех к опорной поверхности гайки. Наиболее нагружен крайний виток, именно его прочностью лимитируется несущая способность соединения в целом. Чтобы выровнять нагрузку, необходимо создать между витками гайки и болта прослойку пластичных металлов с помощью медной пасты.Медные пасты, помимо защитных и смазочных функций, выполняют еще одну не менее важную задачу.

Антифрикционные покрытия Molykote

В последнее время все большую популярность набирают антифрикционные покрытия (АФП).  В отличие от традиционных смазок, которые применяются непосредственно перед сборкой соединений, покрытия Molykote наносятся заранее и проходят цикл отверждения. АФП подобны краскам, только вместо красящего пигмента содержат частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенные в смеси смол и растворителей. Большая часть антифрикционных покрытий отверждается при нормальных условиях и не требует применения дополнительного оборудования. Такие АФП используются не только в промышленности, но и в сфере ремонта техники и быту (рис. 2).

Рис. 2. Колесные болты с антифрикционным покрытием Molykote D-321R

Некоторые антифрикционные покрытия для отверждения требуют нагрева до +120…+220 °С и выдержки при установленной температуре. Такие материалы используются в промышленных условиях (например, при изготовлении метизов).

Отверждаемые АФП имеют ряд преимуществ перед традиционными резьбовыми смазками:

• лучшая защита от коррозии;
• более эффективное предотвращение заеданий и срывов резьбы;
• однократное нанесение в течение всего срока службы резьбового соединения;
• предотвращение налипания абразивных частиц благодаря способности образовывать сухую смазочную пленку.

Состав и характеристики антифрикционных покрытий Molykote приведены в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики антифрикционных покрытий Molykote

Наименование АФП	Цвет	Твердые смазочные материалы	Связующее вещество	Верхний предел рабочих температур, °С	Условия полного отверждения (выдержка/температура), мин/°С
Molykote 3400A LF	серый	дисульфид молибдена	эпоксидная смола	+430	30/200
Molykote 3402C LF	серый	дисульфид молибдена	органическое	+310	120/20
Molykote D-106	темно-серый	дисульфид молибдена, графит	эпоксидная смола	+250	60/200
Molykote D-7409	темно-серый	дисульфид молибдена, графит	полиамидимид	+300	30/220
Molykote D-3484	серо-черный	дисульфид молибдена, графит	фенольное	+250	10/170
Molykote D-708	черный	политетра-фторэтилен	эпоксидная смола	+240	20/200
Molykote D-7405	желтовато-зеленый	синтетические	полиамидимид	+200	60/120
Molykote D-321R	серо-черный	дисульфид молибдена, графит	титанат	+450	120/23

Если при сборке резьбовые соединения не обрабатывались специальными смазками или покрытиями, их демонтаж может вызвать сложности. Под влиянием коррозии и прикипания может произойти срыв  или деформация резьбы, разрушение деталей.

Облегчить разборку заржавевших резьбовых соединений помогут проникающие смазки: дисперсии с высокой проникающей способностью Molykote Supergliss, Molykote Multigliss и Molykote Omnigliss.