Виды и свойства накидных гаечных ключей !

[Den4]

При виде любого резьбового соединения, в котором присутствуют болт или гайка, первой мыслью является «Нужно взять гаечный ключ и…» Гаечный ключ - один из самых распространенных инструментов для работы с резьбовыми соединениями.

Конструкция гаечного ключа, казалось бы, отработанная до предела, продолжает непрерывно совершенствоваться. Фирмы-производители высококачественного инструмента неустанно разрабатывают и запускают в производство новые разновидности гаечных ключей, а уже существующие виды усовершенствуют.

Рабочие профили гаечных ключей

Рабочий профиль гаечного ключа — это та часть ключа, которая непосредственно контактирует с крепежом при работе ключом. Если проанализировать рабочие профили гаечных ключей традиционной конструкции (ниже будут рассмотрены и гаечные ключи «нетрадиционной конструкции», то оказывается, что их существует всего 2:
• рожковый и
• накидной.
Но эти основные рабочие профили гаечных ключей в конкретных моделях различных ключей отличаются большим разнообразием как форм, так и рабочих свойств.

Рожковый профиль

Рожковый профиль — самый первый из разработанных профилей, до сих пор широко применяется для работ с крепежом. Уникальное свойство его открытого зева — возможность работы с крепежом даже в том случае, когда доступ к крепежу возможен лишь с одной стороны.
Не последнюю роль играет и то, что ключ с рожковым профилем позволяет ясно видеть крепеж во время работы им.
Классический рожковый профиль представляет собой две гладкие параллельные рабочие поверхности, соединенные полукруг-лой или граненой выемкой. Номинальный размер рабочего профиля ключа определяется расстоянием между рабочими поверхностями губок в миллиметрах («мм») для ключей метрической системы, или в долях дюйма («"») для ключей дюймовой системы.
Однако рожковый профиль в своем классическом виде имеет ряд серьезных недостатков. Главным из них является наличие всего лишь 2-х пятен контакта рабочего профиля ключа с гранями крепежа, причем эти пятна имеют относительно малую площадь и отрицательную динамику роста с повышением нагрузки (при возрастании нагрузки площадь пятен контакта снижается).
В результате попытка приложить высокий крутящий момент к крепежу с помощью рожкового профиля часто заканчивается разрушением рабочего профиля крепежа (хорошо известное всем механикам «скругление» или «слизывание» граней крепежа).
Еще один недостаток рожкового профиля — низкая прочность открытого зева (приложение высоких крутящих моментов может вызвать его необратимую деформацию, т. н. «раскрытие» губок, после чего ключ обычно выбрасывается). Этот недостаток компенсируется применением высокопрочных сталей для производства этих ключей (решение проблемы зарубежными производителями инструмента), а также увеличением толщины губок зева (стандартный путь российских производителей инструмента).
Для увеличения числа и площади пятен контакта губок ключа с гранями крепежа, а также улучшения динамики их взаимодействия, в последние годы было разработано (естественно, за рубежом!!!) несколько весьма удачных вариантов усовершенствования рожкового профиля.
«Волнистый» рожковый профиль частично компенсирует главный недостаток рожкового профиля — отрицательную динамику пятен контакта. Это осуществляется выступами на рабочих поверхностях губок, создающими несколько пятен контакта вместо одного, причем дополнительные пятна контакта имеют положительную динамику (при возрастании нагрузки площадь пятен контакта увеличивается).
Вероятность «скругления» граней крепежа сдвигается в область более высоких крутящих моментов. Такой рабочий профиль позволяет создавать повышенные крутящие моменты на крепеже при незначительной деформации его граней.
«Быстрый» рожковый профиль позволяет ускорить работу, действуя как храповой механизм.
Существование двух систем измерений — дюймовой и метрической — обусловливает, соответственно, и выпуск двух различных видов крепежа. Это приводит к существованию двух различных классов гаечных ключей, каждый из которых предназначен для работы только со «своим» крепежом.
Перед инструментальщиками встала задача создания универсальных гаечных ключей, способных работать с обоими видами крепежа. Задача эта была решена путем создания «универсального» дюймового/метрического рожкового профиля.
Он является вариантом «волнистого» профиля. Отличие этого профиля (и его крупный недостаток) выражается в заметно увеличенных люфтах в местах его контакта с крепежом. На практике при позиционировании этого универсального ключа на крепеже, зачастую оказывается, что, выбрав люфты, ключ упирается в какое-либо препятствие, не давая возможности вращать крепеж.
«Универсальный» профиль позволяет создавать достаточно большие крутящие моменты и может работать даже и с частично деформированным, «зализанным» крепежом.*
В последнее время встречаются рожковые ключи с рабочими профилями, на которых выполнены многочисленные выступы малого размера. Преимущество такого профиля перед классическим рожковым профилем в том, что его можно позиционировать на крепеже в большем числе положений (в 12-ти положениях) вместо традиционных 6-ти.
Свойства любого рабочего профиля в значительной степени определяются толщиной губок ключа. Чем она выше, тем больше площадь пятен контакта и тем выше способность профиля к передаче высоких крутящих моментов.

Губки рожкового профиля существуют:
• нормальной толщины (общего назначения);
• тонкие (для работ в труднодоступных местах);
• утолщенные (для снижения деформации крепежа, в частности, крепежа, изготовленного из цветных металлов).
Все вышеописанные типы усовершенствованных рабочих профилей производятся только с губками нормальной толщины. Рабочие профили с тонкими губками встречаются реже.
Утолщенные губки встречаются у ключей (чаще всего российского производства), изготовленных из дешевой углеродистой стали, обладающей меньшей прочностью по сравнению с легированной сталью.
Угол наклона рожкового профиля относительно продольной оси тела ключа существенно влияет на его рабочие свойства. У большинства рожковых ключей он равен 15°, что позволяет довести минимальный угловой шаг при работе в труднодоступных местах до 30°. Но в тех случаях, когда минимальный угол поворота меньше 60°, значительное время тратится на переворачивание ключа и перестановку его на крепеже после каждого рабочего хода.
Существуют рожковые ключи, т. н. «ключи для точной механики», с наклоном одного из профилей, равным 75°. Чаще всего это специальные рожковые ключи с профилями малых размеров (до 10 — 12 мм), предназначенные для работы в труднодоступных местах.
Существуют также рожковые ключи с углом наклона профиля в 22,5°, 30°, 60° и 70°. Их назначение то же самое — работа в труднодоступных местах.

Накидной профиль

Накидной профиль существует как 6-гранный, так и 12-гранный. Его преимущества перед рожковым профилем очевидны: 6 пятен контакта вместо 2-х, что снижает вероятность «скругления» профиля крепежа и большее удобство работы в ситуациях, когда рабочий профиль крепежа открыт для обозрения.
Различия между 6-гранным и 12-гранным профилями:
• 6-гранный профиль позволяет прикладывать существенно повышенные крутящие моменты,
• 12-гранный профиль удобнее, т. к. имеет меньший шаг угла поворота крепежа (30° вместо 60°).
Однако 6-гранный накидной профиль встречается в гаечных ключах намного реже, да и то в основном в специальных случаях (накидные ключи с разрезным профилем для трубопроводов, накидные ключи с бесступенчатым храповым механизмом и т. п.).
В накидных ключах применяются практически все те же разновидности профилей, что и в рожковых ключах:
• традиционные 6-гранные и 12-гранные профили,
• усовершенствованные профили и
• «универсальные» дюймовые/метрические профили.

Существуют 3 варианта накидного профиля гаечных ключей:
• плоский;
• с отгибом накидной части;
• со смещением накидной части.
Каждый из 3-х вариантов незаменим в определенных ситуациях, встречающихся при работе в труднодоступных и особо труднодоступных местах.
Наиболее распространены профили с отгибом и со смещением. Угол отгиба накидного кольца относительно горизонтальной плоскости тела ключа чаще всего равен 15°, но существуют также, хотя и редко, но встречающиеся профили с отгибом в 22,5°.

Технология производства гаечных ключей

Качество гаечного ключа зависит от материала, применяемого в его производстве, от технологического процесса изготовления и даже от финишной отделки изготовленного ключа.
Основные этапы производства высококачественного инструмента уже приводились в предыдущей статье о торцевых головках (см. журнал «Трансервис Плюс», № 4, 2005 г., стр. 63).
В производстве гаечных ключей применяются те же исходные материалы и технологические процессы, за исключением одного этапа, производимого непосредственно перед финишной обработкой, т. е. перед нанесением хромового покрытия.
На этом этапе применяются т. н. «высокие технологии», т. е. или электролитическая полировка ключей, или обработка их мощным технологическим лазером.
Обе технологии призваны удалить с ключа тончайший поверхностный «нарушенный» слой, в котором присутствуют многочисленные микротрещины, возникшие на предыдущих этапах производственного процесса. Эти микротрещины являются центрами межкристаллитных напряжений в структуре металла, снижающих механическую прочность ключа, а также являющихся центрами возникновения будущих очагов коррозии.
Применение электролитической полировки обеспечивает электрохимическое стравливание этих микротрещин. Лазерная обработка обеспечивает мгновенное заплавление микротрещин на поверхности ключа, причем в силу скоротечности этого процесса не происходит отпуска ключа, уже прошедшего термическую обработку.
Обе этих методики одновременно улучшают также и сцепление с поверхностью ключа хромового покрытия, наносимого в последующем процессе финишной отделки, повышая устойчивость покрытия к коррозии.

Виды ключей гаечных рожковых

Ключи рожковые односторонние
Ключ рожковый односторонний имеет одну головку и удлиненное тело. Этот ключ имеет угол наклона головки 15°. Размеры этих ключей ориентированы на крупногабаритный транспортный крепеж (до 80 — 85 мм) и промышленный крепеж (до 135 мм). Широкие губки позволяют приложить требуемые большие крутящие моменты без повреждения крепежа.
Ключ рожковый односторонний удлиненный предоставляет возможность создания особенно высоких крутящих моментов.

Ключ рожковый односторонний монтажный имеет удлиненное тело с заостренным конусо-видным хвостовиком. Хвостовик предназначен для совмещения отверстий под крепеж в монтируемых крупногабаритных узлах или конструкциях. Такие ключи существуют в двух разновидностях — с головкой в плоскости тела ключа и со смещением головки относительно тела ключа.
Ключ рожковый односторонний «Воронья лапа», или т. н. «кулачковый», применяется для работы в особо труднодоступных местах, куда никакие другие ключи не способны проникнуть.
Ключ рожковый односторонний затяжной имеет одну головку, соединенную с телом ключа, выполненным в виде цилиндрического хвостовика с фиксатором шарикового типа.
Для работы этим ключом применяются специальные трубчатые удлинители, надеваемые на хвостовик этого ключа. Этот ключ позволяет создавать на крепеже очень высокие крутящие моменты.
Ключ рожковый односторонний ударный состоит из головки и короткого тела, на конце которого выполнен прилив в виде параллелепипеда или куба («наковальня»), предназначенный для ударов по нему молотком или кувалдой, чем и создается импульсный крутящий момент, который часто значительно эффективнее обычного.

Последние два вида рожковых гаечных ключей широко применяются для обслуживания и ремонта тяжелой транспортной и дорожно-строительной техники.

Ключи рожковые двусторонние

Классический ключ рожковый двусторонний имеет два рабочих профиля (головки), соединенные между собой телом ключа. Разнообразие моделей двусторонних рожковых ключей очень велико. В основном, они различаются материалом, из которого они изготовлены, и финишной отделкой. Практически все они имеют классические рожковые профили (с гладкими губками и полукруглой выемкой) с углом наклона профиля 15°.

Виды ключей гаечных накидных

Ключ накидной односторонний имеет одно кольцо с внутренним рабочим профилем. Такие ключи встречаются достаточно редко.

Ключ накидной односторонний затяжной имеет накидной 12-гранный профиль со смещением.
Тело ключа выполнено в виде цилиндрического хвостовика с фиксатором шарикового типа. Для работы этим ключом применяются специальные трубчатые удлинители, надеваемые на хвостовик этого ключа. Как и ключ рожковый затяжной, этот ключ позволяет создавать очень высокие крутящие моменты на крепеже, но, в отличие от рожкового ключа, вероятность «скруг-ления» граней крепежа здесь значительно ниже.
Ключ накидной односторонний ударный, аналогично рожковому ключу, состоит из головки и укороченного тела, на другом конце которого выполнен прилив в виде параллелепипеда или куба («наковальня»), предназначенный для ударов по нему молотком или кувалдой, чем и создается импульсный крутящий момент, который часто значительно эффективнее обычного.
Последние два вида накидных гаечных ключей также широко применяются для обслуживания и ремонта тяжелой транспортной и дорожно-строительной техники.
Ключ накидной плоский прямой двусторонний имеет на обоих концах накидные профили без наклона и смещения.
Ключ накидной двусторонний со смещением наиболее распространен из всех типов чисто накидных ключей. На обоих концах — 12-гранные накидные профили без наклона.

Размер смещения с обеих сторон приблизительно одинаков (за редкими исключениями).
Ключ накидной двусторонний плоский изогнутый (т. н. «стартерный» или «моторный») (Рис. 21) имеет на обоих концах 12-гранные накидные профили.
Ключ этого типа очень удобен при работе в особо труднодоступных местах.
Ключ накидной двусторонний плоский «S-образный» имеет форму латинской буквы «S».
По применению он аналогичен «стартерному» накидному ключу.
Все рассмотренные выше типы рожковых и накидных ключей изготавливаются из цельной заготовки методом свободной ковки.
Но существуют также «составные» накидные ключи, конструктивно более сложные, состоящие из нескольких элементов.

Часто встречаются следующие 2 типа «композитных» ключей:
• с раскрывающимся накидным кольцом,
• с храповым механизмом, вмонтированным в накидное кольцо.
Ключ накидной с раскрывающимся кольцом предназначен для ситуаций, в которых обычным накидным ключом невозможно работать, например, с соединениями трубопроводов. Этот ключ имеет 12-гранный рабочий профиль, выполненный в виде разъемного кольца и с замком внутри тела ключа, позволяющим раскрывать кольцо для надевания его на крепеж трубопровода.
Механизм ключа при нагрузке в одном из направлений фиксирует кольцо (по принципу само-затягивания). При обратном же ходе ключа кольцо ослабляется и свободно проворачивается на крепеже. В результате ключ действует подобно ключу с храповым механизмом. Этот тип ключа незаменим при работе с трубопроводами и т.п.
Ключ накидной с храповым механизмом имеет рабочий профиль, снабженный ступенчатым или бесступенчатым храповым механизмом. Изменение направления вращения внутреннего механизма кольца может осуществляться рычажным переключателем, встроенным в тело ключа. В плоских (без отгиба) моделях переключатель отсутствует и для изменения направления вращения ключ необходимо перевернуть на крепеже.
Ключ накидной с храповым механизмом плоский имеет храповой механизм без переключения направления вращения. Существуют модели с бесступенчатым храповым механизмом (6-гранный профиль) и со ступенчатым храповым механизмом (12-гранный профиль).
Ключ накидной с храповым механизмом и отгибом кольца предназначен для работы в труднодоступных местах. Обычно имеет 12-гранный профиль и угол отгиба головки ключа 25°.

Храповой механизм имеет переключение направления вращения.
Ключ накидной с храповым механизмом и смещенными кольцами имеет 12-гранный профиль и предназначен для работы в труднодоступных местах. Храповой механизм — с переключением направления работы.