Колесные гайки, Титан VS Алюминий VS Сталь VS Экзотика Опции

[Bakki™]

Господа, кто сталкивался с колесными гайками из нестандартных материалов?

Интересует Алюминий VS Сталь VS Титан VS Магний VS Дюраль. Нужен минимальный вес, но с учетом достаточно частой смены колес (пару раз в неделю точно).

Кто сталкивался, какие отзывы?

[Sub]

Хоть и про болты, но чтиво интересное:

Трактат о резьбах и резьбовых соединениях

Не первый раз возникает вопрос о болтовых соединениях, применяемых в Ауди. Не буду пересказывать термех, сопромат, констромат и протчая, протчая, а кратко расскажу то, что считаю полезным сказать на эту тему.
Резьбы по типам делятся на метрические, дюймовые, трубные, упорные, трапецеидальные и специальные.
Метрические резьбы обозначаются как М14х1,5 - это означает, что М - метрическая, внешний диаметр - 14 мм, шаг резьбы - 1,5 мм.Если шаг "стандартный", то иногда он не ставится.
Дюймовые резьбы обозначаются, например, 1/2"х20. Это означает диаметр резьбы - полдюйма (чуть больше 12 мм), а шаг резьбы - 20 "ниток" "занимают" вдоль резьбы ровно один дюйм. Резьба 1/2"х20 - это примерный аналог метрической резьбы М12х1,25.
Если рассматривать метрические резьбы (а почти на всех машинах используются наряду с метрическими ещё и дюймовые резьбы - ими крепят ремни безопасности, например), то болты для них изготавливают по нескольким вариантам технологий.
1. Литьё. Можно пропустить, в Ауди не используются литые болты кроме как пластмассовые, несиловые.
2. Точение. Тело болта может быть выточено на токарном станке. Такое есть, но мало.
3. Горячая и холодная высадка (суть в проковке тела и нагартовке поверхности). Как правило, используется именно это.
Высаженные болты опытный взгляд легко отличит от "вырезанных" по фактуре поверхности и форме "шляпки".
Болты также отличаются друг от друга методом нанесения резьбы.
1. Нарезка резцом или плашкой. Используется крайне редко в производстве, в Ауди не знаю ни один болт с нарезанной резьбой.
Нарезанная резьба не отличается прочностью и чистотой поверхности.
2. Накатка резьбы. Почти повсеместно применяется из-за дешевизны производства и высокого качества резьбы - получается большая прочность и очень гладкая ровная поверхность.
В России окончательно убедились в преимуществах накатанной резьбы в конце 60-х после первых испытаний титанового крепежа Ту-144 - болты с нарезанной резьбой рвались там, где накатанные успешно и с запасом "держали".
Шаг резьбы.
К резьбовым соединениям предъявляются обычно противоположные требования - с одной стороны - шаг резьбы должен быть крупным для большей несущей нагрузки, а с другой - должен быть мелкий для предотвращения отворачивания.
Пример: Болт с резьбой М12х1,5 имеет высокую несущую нагрузку, большую стойкость на истирание, но не обладает "самоконтрящимся" эффектом. Болт с резьбой М12х1,0 - наоборот, держит меньшую нагрузку, зато отсутствует самоотворачивание. М12х1,25 - "граничный" случай, когда болт не самоотвинчивается, но несущая способность его велика. Такими же свойствами обладает резьба М14х1,5 (колёсные болты, например).

Покрытие. Гладкий полированный болт будет охотно самоотворачиваться, особенно если резьба нарезана в один двойной проход - от конца болта к головке и назад. Связано это с микрорельефом поверхности резьбы. Резьбы, правильно нарезанные на токарно-винторезном станке, "держат" лучше ситуацию с самоотворачиванием.

Некоторые покрытия только ухудшают ситуацию. Например, кадмирование резко повышает стойкость детали к солёной воде, но покрытие мягкое, "тянучее" и в итоге плохо "держит" нагрузки. На с некоторых пор Ауди не применяется.

Цинкование резьбы приводит к схожим результатам, если цинк оставить гладким и блестящим как серебро, а вот если его "пассивировать", то покрытие будет весьма "шершавым" и болты не будут иметь склонность к самоотворачиванию. Химически пассивированный цинк иногда выглядит желтовато, как кадмий - это нормально.

Фосфатирование резьб. Фанаты фосфатирования - немцы из Штутгардта - в Мерседесах фосфатируют всё, что можно фосфатировать в принципе. Фосфатная плёнка очень прочная, твёрдая и шершавая - я считаю этот вид покрытия стальных резьб наилучшим из всех.
Фосфатированы всегда болты тормозной системы, подвески и колёсные болты.

Количество витков в зацеплении.
В основном этот вопрос задают при креплении колёс.
Сразу скажу, что минимально необходимо, чтобы было 4 нагруженных витка, максимально - 7-8, больше - нет смысла.
Нагрузка на витки резьбы длинного СТАЛЬНОГО колёсного болта, вкрученного с СТАЛЬНУЮ ступицу, распределяется примерно следующим образом:
1 виток - ~50% нагрузки
2 - ~25%
3 - ~12 %
4 - ~6%
5 - ~3%
Все оставшиеся витки держат лишь около 3-4% общей нагрузки.
Реально в жизни крайний виток "разбалтывается" и картина меняется при 5 витках на примерно такую:
1 - 30
2 - 30
3 - 20
4 - 13
5 - 7
Сразу скажу, что цифры действительны лишь для материалов ступицы и болта с одним модулем упругости. Если ступица - сталь, а болт - титан (полуторакратная разница в величине модуля упругости - 21 и 15 тонн на мм2 на метр соответственно), то картина резко ухудшается - два внешних витка "держат" ~90% всей нагрузки.


Некоторые практические выводы.
1. Нельзя вместо высаженных болтов использовать вырезанные (выточенные).
2. Нельзя болты с накатанной резьбой заменять на болты с нарезанной резьбой.
Вывод из первых двух пунктов:

НЕЛЬЗЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ "САМОДЕЛЬНЫЕ" БОЛТЫ.

3. Колёсные болты надо затягивать минимум на 4 оборота.
4. Нельзя использовать пары "высокомодульная гайка и низкомодульный болт. Наоборот - можно, только вот найдите мне материал с большим модулем упругости, чем сталь. 8-) Михаил Сонный Отключенный aka GMA