Штифты металлические: описание, виды, назначение, материал

 Взаимодействие подвижных узлов часто зависит от точности расположения деталей. Для неподвижной и точной фиксации с незначительной нагрузкой используют штифты. Они устанавливаются перпендикулярно плоскости разъема и не дают деталям изменить свое положение относительно друг друга.

Штифты применяются при изготовлении различных машин и подвижных механизмов. В медицине их используют стоматологи и травматологи, чтобы закрепить искусственный сустав, зуб и другие имплантаты.

Что собой представляет штифт

Механический штифт – это металлическая деталь цилиндрической или конической формы. Они выполняются из углеродистых и легированных сталей. В зависимости от требований, соединения изготавливаются из металла, прошедшего нормализацию или закалку. Штифт соединительный выполняется в виде цилиндра или конуса с гладкой шлифованной поверхностью. На цилиндрических деталях под глухое отверстие делают продольные риски для выхода воздуха.

Отверстия под штифты просверливаются и зенкуются одновременно в обеих деталях, скрепленных в рабочем положении. Шероховатость поверхности делается не ниже 5 класса. Припуск на размер – посадка с натягом определяется в соответствии с ГОСТ и выбирается по материалу и его твердости. В зависимости от соединения по валу, втулке или забиваемой детали, посадка по отверстию может быть разной.

В плоских разъемах делается установка на плоскость и два штифта. В этом случае фиксатор крепится в глухое отверстие основной, массивной детали по посадке с натягом или напряженной. Второй фрагмент узла одевается при сборке отверстиями на закрепленные штыри по скользящей посадке или переходной. При разборке узла, достаточно рассоединить его по плоскости, снять меньший узел и вытащить штифты из основания.

В соединениях, которые периодически будут разбираться для ремонта или плановой замены быстро изнашиваемых элементов, делают сквозное отверстие в стенках скрепляемых деталей.

При демонтаже соединения используют инструмент для выбивания штифтов. Он похож на молоток, у которого вместо бойка приварен цилиндр, похожий на саму деталь.

Выколотки заводят в отверстие, подпирают ими выбиваемую деталь и бьют по торцу молотком. Ручка в инструменте вспомогательный элемент, служащий для удобства работы.

Если конструктивно невозможно делать сквозное отверстие, устанавливают штифт с резьбой внутри или на хвостовике.

В ГОСТ 9464 по коническим штифтам предусмотрены и другие способы извлечения деталей. Например, конические изделия с выступающей наружу частью в форме гриба с проточкой вместо ножки. Ломик или клин заводится под выступ шляпки, и фиксатор срывается с места, извлекается из отверстия. В соединениях из мягких металлов используют квадратный и шестигранный хвостовик под торцовый ключ.

Скачать ГОСТ 9464-79

Виды штифтов

Механические штифты выполняются в различных вариантах, в зависимости от типа соединения и необходимости разбирать его. Значение имеет твердость материала и действующие нагрузки. Основные виды штифтов:

• цилиндрический;
• конический;
• пружинный;
• просеченный.

Всего регулярно используются в промышленности и домашних мастерских примерно 16 разновидностей фиксаторов.

Цилиндрические

Цилиндрические изделия похожи на аккуратно отрезанные и прошлифованные куски проволоки. На самом деле они изготавливаются из проката и проходят сложный технологический процесс механической и термической обработки.

Кроме размера, который определяется ГОСТом 3128-70 цилиндрические штифты не каленые, детали делятся на классы по исполнению торца:

• плоский;
• с фасками под 45⁰;
• закругленные с переходным радиусом с одной и обеих сторон.

Скачать ГОСТ 3128-70

Детали с плоскими торцами устанавливаются в сквозные отверстия. Они плотно заходят в материал с высокой твердостью. На поверхности низкоуглеродистых сталей и цветных металлов углы торцов оставляют в отверстии задиры, царапины.

Гладкая твердая поверхность отверстий в углеродистых каленных и легированных сталях остается без повреждений и мягкий цилиндр из СТ 45 легко забивается и создает прочное соединение.

Для материалов со средней твердостью подходит штифтовое соединение со снятыми фасками с одной или двух сторон. Образованный на торце конус раздвигает и постепенно сминает неровности поверхности и легко входит в отверстие.

Детали с переходным радиусом от торца к цилиндрической поверхности наиболее сложные в изготовлении. Они редко применяются в машиностроении. Чаще их используют для фиксации мягких материалов типа пластмасс и пластика.

Конические

Конические штифты ставят на узлы, которые будут часто разбираться. Стандартный конус имеет наклон 1:50. Какими бывают нестандартные детали, которые выделены в отдельный раздел специальных изделий. В машиностроении, особенно при создании металлургического оборудования, возможно использование конусов 1:40 и других наклонов.

При сборке деталей под обработку, если невозможно сделать сквозное отверстие, устанавливают штифты конические с внутренней резьбой.

Они изготавливаются по ГОСТ 9464-79. Преимущество конических фиксаторов в их плотной посадке на протяжении всего периода работы. При износе поверхности отверстия, он только опускается ниже и сам центрируется.

Установка конических штифтов позволяет многократно использовать их при демонтаже и последующей сборке узла. Фиксатор не меняет своей формы и ставится в то же отверстие, где был.

Для изготовления отверстий под нормализованные конические штифты существует ряд сверл по ГОСТ 11177-84. Их угол наклона точно соответствует соотношению 1:50. Для создания более гладкой поверхности рекомендуют использовать развертки из этой же группы инструмента.

Пружинные

Штифт пружинный можно отнести к универсальным фиксаторам. Он ставится в отверстие с натягом. Чем сильнее сжат, тем лучше. Единственное ограничение – торцы продольного разреза не должны упираться друг в друга.

Штифт din 1481 пружинный цилиндрический изготавливается из листового проката методом вальцовки и закалки для фиксации формы и придания упругости. Группа фиксаторов din имеет несколько разновидностей в исполнении и большой перечень типоразмеров.

Преимущества использования пружинных деталей:

• отверстия делаются с большим разбегом по размерам без снижения эксплуатационных качеств;
• возможно многократное извлечение и установке обратно при сборке;
• прочно удерживаются в отверстиях;
• легко устанавливаются.

Пружинные изделия типа din не могут работать в узлах с большими нагрузками. Они тонкостенные и сминаются.

Назначение

Соединение штифтами широко применяются в машиностроении, медицине, приборостроении и других отраслях. Его используют в автомобильной промышленности и при изготовлении бытовой техники, всюду, где изготавливают неподвижные разъемные соединения.

Применение штифтов упрощает фиксацию деталей при ремонте и обработке.

Конические фиксаторы используют для закрепления элементов корпусных деталей при их совместной обработке. Например, корпус редуктора сначала обрабатывают по плоскости разъема. Затем засверливают по фланцам, устанавливают штифты и производят расточку отверстий под валы и подшипники с точностью H7.

После любого количества разборок все обработанные поверхности точно совмещаются.

Материал изготовления

Материал для штифтов выбирается в зависимости от требований к его твердости и коррозионной стойкости. Не каленые цилиндрические и конические детали изготавливают из Ст 45. Высокую твердость и устойчивость к сминанию имеют Ст 40ХН и другие легированные стали.

Антикоррозионной стойкостью и пластичностью отличается нержавейка аустенитной группы. Она маркируется буквой А и цифрами, например, А2, А1 — наиболее популярны.

Износостойкость и защиту от воздействия влаги придает СТ 45 оксидирование и горячее цинкование. Детали покрывают после полного изготовления.

Для пружинных фиксаторов используют листовой прокат из Ст 65Г и Ст 60С2А.

Штифт не может заменить шпонку и передавать поступательное или вращательное движение. Его назначение зафиксировать соединение и не дать возможность деталям сместиться.